文獻(xiàn)綜述[012]

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1、文獻(xiàn)綜述Bi2S3的制備和表征n070804213宋鑫銘0前言：諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Feyneman曾經(jīng)預(yù)言：如果對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制，就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會(huì)看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化。他所說(shuō)的材料就是納米材料。1984年德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的Gleiter以及美國(guó)阿貢試驗(yàn)室的Siege相繼成功制得純物質(zhì)的納米細(xì)粉，使納米材料進(jìn)入了一個(gè)新的階段[1]。1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生，1991年，碳納米管被發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的十倍，成為納米技術(shù)的研究熱點(diǎn)。它將是未來(lái)最佳纖維的首

2、選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開(kāi)關(guān)以及納米級(jí)電子線路等。1993年，繼1989年美國(guó)斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫(xiě)”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個(gè)氙原子排出“IBM”之后，中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子寫(xiě)出“中國(guó)”二字，標(biāo)志我國(guó)在納米科技領(lǐng)域占有一席之地。1997年美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用該技術(shù)可望研制成功速度和存儲(chǔ)容量比現(xiàn)在提高成千上萬(wàn)倍的量子計(jì)算機(jī)。到1999年，納米技術(shù)逐漸走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額達(dá)到500億美元，其中A12O3，SiO2，F(xiàn)e2O3等氧化物產(chǎn)品占有絕大部分份額。但是隨著納米材料研究的發(fā)

3、展，納米ZnS，CdS，Bi2S3等半導(dǎo)體粉末因具有優(yōu)異的熱紅外透明性、熒光、磷光和光電催化活性，在新型傳感器、高分辨顯示器和其它電子材料等方面具有誘人的應(yīng)用前景，逐漸成為納米材料研究的新熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度、高擴(kuò)散性、高塑性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能[2]。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、潤(rùn)滑劑等領(lǐng)域[3]。1光催化納米材料的應(yīng)用：1.1在催化方面的應(yīng)用催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作

4、用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來(lái)不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑反應(yīng)速度提高10～15倍[4]。納米粒子表面積大、表面活性中心多，為催化劑提供了必要條件。目前納米粉材如鉑黑、銀、氧化鋁和氧化鐵等廣泛用于高分子聚合物氧化、還原及合成反應(yīng)的催化劑。如用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應(yīng)催化劑，燃燒效率提高100倍；以粒度

5、小于100nm的鎳和銅-鋅合金的納米材料為主要成分制成加氫催化劑，可使有機(jī)物的氫化率達(dá)到傳統(tǒng)鎳催化劑的10倍；用納米TiO2制成光、催化劑具有很強(qiáng)的氧化還原能力，可分解廢水中的鹵代烴、有機(jī)酸、酚、硝基芳烴、取代苯胺及空氣中的甲醇、甲醛、丙酮等污染物。1.2在環(huán)保方面的應(yīng)用納米材料的控制污染源方面可起到關(guān)健性的作用。主要體現(xiàn)在它降低能源消耗和有毒物質(zhì)的使用；減少水資深消耗；減少?gòu)U物的產(chǎn)生；治理環(huán)境污染物及大氣污染。1.2.1在污水治理方面污水中通常含有有毒有害物質(zhì)、異味污染物、細(xì)菌、病毒等。傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問(wèn)題，納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用可以徹底解決這一問(wèn)題。納

6、米材料在環(huán)保中的應(yīng)用主要與納米粒子的化學(xué)催化和光催化特性有關(guān)。除已經(jīng)提到的光催化降解廢水的納米材料以外，另有許多納米材料可以用來(lái)治理有害氣體和廢水，并已走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用階段[5]。利用納米TiO2表面具有超親水性和超親油性的特點(diǎn)，在玻璃表面涂覆納米TiO2可以制成自清潔外墻玻璃，具有防污、防霧、易洗、易干、自清潔等功能。它的出現(xiàn)使玻璃具有了自納米凈水劑的超強(qiáng)吸附和絮凝能力將污水中懸浮物完全吸附并沉淀下來(lái)，然后使水通過(guò)由納米磁性物質(zhì)、纖維和活性炭組成的凈化裝置，除去水中的鐵銹、泥沙以及異味等污染物，再使水通過(guò)由納米孔徑的水處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝成的過(guò)濾裝置，可以將水中

7、的細(xì)菌、病毒幾乎100%去除，得到完全可以飲用的高質(zhì)量純凈水。1.2.2在大氣污染的治理方面。大氣污染一直是各國(guó)政府需要解決的難題。納米技術(shù)及材料的應(yīng)用將會(huì)為我們解決大氣污染問(wèn)題提供全新的途徑。工業(yè)生產(chǎn)和汽車(chē)使用的汽油、柴油等，在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，這是二氧化硫最大的污染源。納米鈦酸鈷是一種非常好的石油脫硫催化劑，經(jīng)它催化的石油中硫的含量達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。煤燃燒也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫氣體，如果在燃燒的同時(shí)加入一種納米級(jí)助燒催化劑，不僅可以使煤充分燃燒，而且會(huì)使