超细粉体的特性.docx

1、超细粉体的特性超细粉体是介于大块物质和院子或分子之间的中间物质，是处于原子簇和宏观物体交接的区域。从微观和宏观的观点看。它即不是典型的微观系统,也不是典型的宏观系统,是介于二者之间的介观系统。由于超细粉体保持了原有物质的化学性质，而在热力学上又是不稳定的，所以对它们的研究与开发是了解微观世界如何过渡到宏观世界的关键。随着研究手段特别是电子显微镜的迅速发展，使得可以清楚的看到超细颗粒的大小和形状，对超细粉体的研究更加深入了。另外，它具有一系列新异的物理化学特征：1、体积效应当物质体积减小时,将会出现两种情形:一种是物质本身的性质不发生变化,而只有那些与体积(尺寸)密切相关的性质发生变化,如半导体

2、电子自由程变小,磁体的磁区变小等；另一种是物质本身的性质也发生了变化。在这种情形下,原来的物性是山无数个原子或分子组成的集体属性,而制成超细粉后,其微粒是有限个原子或分子结合的属性。例如金属超细粉粒子的电子结构与大块金属的迥然相异。在大块金属中,电子数量的细能级能形成连续的能带：而在金属超细粉粒子中,电子数量有限,不能形成连续的能带,而是转化成各自分立的能级。一般半径小于10nm的金属超细粉粒子,在低温下应能观察到这种能级分立现象。2、表面与界面效应超细粉体颗粒尺寸小，表面积大，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面积急剧变大，引起表面原子数迅速增加。例如，粒径为10nm时，比表面积

3、为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g：粒径小到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。这样高的比表面，使处于表面的原子数越来越多，大大增强了粒子的活性。无机材料的纳米粒子暴露在大气中会吸附气体，并与气体进行反应。粒子表面活性高的原因在于它缺少近邻配位的表面原子，极不稳定，很容易与其它原子结合。这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子结构的变化，同时也引起表面电子自旋构像和电子能谱的变化。3、量子尺寸效应宏观物体包含无限个原子，即大粒子或宏观物体的能级间距几乎为零；而纳米微粒包含的原子数有限，N(104左右)值很小，导致能级间距发生分裂。块状金属的电子内能谱为准连续能带，而当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导的凝聚态能时，必须考虑量子效应，这就导致纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观性的显著不同，称为量子尺寸效应。