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1、纳米微粒结构特性计算,返回,1 研究矿物、材料的晶体学特征 化学组成，晶体结构，晶体化学，形态特征，物理性质，成因产状，高新用途 2 观察测定矿物不同尺度微粒的形态 （1） 扫描电子显微镜 （2） 透射电子显微镜 （3） 激光粒度分析 3 不同尺度的 纳米微粒的体积（V纳米微粒）的计算 根据微粒的形状，例如：球状、粒状、柱状、片状、板状、针状等体积公式，求出不同尺度的纳米微粒的体积（V纳米微粒） 4 团簇结构、幻数与纳米晶胞理想数 5 纳米微粒形态的确定,纳米微粒结构与性能计算,测定晶胞参数，求出晶胞体积 （V晶胞） 根据X射线分析方法或电子衍射分析方法确定晶体的点群、空间群（格子类型和空间对
2、称素的组合），晶胞参数a、b、c、 、 、, Z，V. 7 不同纳米微粒中晶胞数目计算 （N总体晶胞数） 用不同纳米微粒的体积，分别除以单位晶胞的体积，就可以得到不同纳米微粒中总体晶胞数目，也可以求出总原子数目和各种元素中原子的数目，并以此为依据作出各种变化曲线。 V纳米微粒V晶胞N总体晶胞数,纳米微粒结构与性能计算,求出纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积 （V纳米微粒表层） 大量高分辩率的透射电子显微镜研究的结果表明，表面、界面的晶体结构变化，在一般情况下局限于一、二个晶胞的尺度范围内，所以可以根据纳米微粒的形状，求出纳米微粒一个晶胞尺度表层（需要的情况下也可以求出次表面层的体积）的体积，即：V
3、纳米微粒表层 9 求出纳米微粒表层活性晶胞数目 （N表层晶胞数） 以纳米微粒一个晶胞尺度表层的体积（V纳米微粒表层）除以单位晶胞的体积就可以得到： V纳米微粒表层V晶胞N表层晶胞数,纳米微粒结构与性能计算,10 晶体的化学成分，计算晶体化学式，求出表 层活性分子数 以单位晶胞中的分子数（Z），乘以纳米微粒表层活性晶胞数目（N表层晶胞数），可以得到表层活性分子数，同样方法也可以求出次表层分子数： M表层分子数ZN表层晶胞数 11 纳米微粒中的晶胞数，求出分子数、原子数和 每种元素的原子数 求出纳米微粒中的晶胞数后，从计算出的晶体化学式分析，可以确定单个晶胞中元素的种类和每种元素的原子数目。,纳米
4、微粒结构与性能计算,根据纳米微粒表层中的活性晶胞数，求出活性分子数、活性元素种类及每种元素的活性原子数 用不同纳米微粒的表面体积，分别除以单位晶胞的体积，就可以得到不同纳米微粒表面中总体晶胞数目，也可以求出表面总原子数目和各种元素中原子的数目，并以此为依据作出各种变化曲线。 13 表层活性晶胞数、活性分子数、每种元素的活性原子数在总体纳米微粒中的比例 14 据不同研究的要求确定坐标值并作变化曲线，求出科学合理的最佳纳米尺度,纳米微粒结构与性能计算,晶体结构具有化学稳定性的最小尺度 从计算出的晶体化学式分析，可以确定单个晶胞中元素的种类和每种元素的原子数目。 1）用单晶X射线衍射仪，测定晶体结构
5、。 2）以空间几何对称理论为基础，确定立区原子坐标。 3）以共角顶的原子为18个、共棱的原子为14个、共面的原子为12个、晶胞内原子为1个，计算一个晶胞(纳米以下级),也可以计算多个晶胞(纳米级至微米级)的表面原子数。 16 化学键的类型 1)金属键 2)离子键 3)共价键 4)分子键 5)氢键 6)过渡型键 7)单型键 8)混合型键 电气石晶体结构中的化学键包括有：离子键、共价键、分子键、氢键、过渡型键、混合型键,纳米微粒结构与性能计算,17 不同化学键的剪切 1）助磨剂 2）活化剂 3）分散剂：加入反絮剂在纳微粒表面形成双电层。 4）包膜剂：加入表（界）面活性剂包裹微粒。 18 晶体结构类
6、型 1）配位型晶体结构 只有一种化学键存在，它可以是离子键、共价键或金属键。键在三度空间均匀分布。 配位多面体以共面、共棱或共角顶联结，同一角顶所联结的配位多面体不少于三个。 如金刚石。,纳米微粒结构与性能计算,2）架状型晶体结构 最强键在三度空间均匀分布，配位多面体以共角顶为主，同一角顶联结的配位多面体不超过两个，结构开阔。如石英。 3）岛状型晶体结构 结构中存在着原子团，在团内联结的键强远大于团外的连结。如石榴石、橄榄石等。 4）链状型晶体结构 最强的键趋向于单向分布原子或离子的配位多面体联结成链状，链间以弱键或较少的强键连结。 如辉石、矽线石(矽线石纳米化转换成莫来石)、金红石等。,纳米
7、微粒结构与性能计算,5）层状型晶体结构 最强的键沿两度空间分布，原子或离子的配位多面体联结成平面网层。 层间以分子键或其它弱键相连结。 如层状硅酸盐矿物系列（高岭石、滑石、叶腊石、海泡石、蛭石等纳米化）、石墨等。 6）混合型晶体结构 电气石。 c轴为极轴。 电气石晶体结构中的化学键包括有： 离子键、共价键、分子键、氢键、过渡型键、混合型键。,纳米微粒结构与性能计算,纳米级电气石超微结构研究（韩炜） 电气石纳米化过程中的物理化学机理（瞿金蓉） 不同取向超微结构, 沿3次极轴方向超微结构变化，垂直3次极轴方向超微结构变化及其环带超微结构成因，不同纳米级尺度超微结构，表面界面结构（胡锴帆） 纳米级电
8、气石物理及化学性质研究 纳米级电气石在健康环保材料中的意义,纳米微粒结构与性能计算,返回,14 种 空 间 格 子,高级晶簇、一种晶系、5种对称型（点群）,单晶胞角顶原子共享示意图,最小假设微粒示意图,原子堆积模型 （a）十面体，（b）（c）二十面体,金属元素,（1）多数呈立方最紧密堆积 具立方最紧密堆积，立方面心格子的铜型结构，如 自然铜Cu， Fm3m, a=0.361nm, Z=4，V=0.3613nm3。 自然金Au， Fm3m, a= 0.4078nm, Z=4，V= 0.40853nm3。 自然银Ag， Fm3m, a= 0.4085nm, Z=4，V=0.40783nm3。 自然
9、铂Pt， Fm3m, a=0.3913-0.3924nm, Z=4，V=0.39133-0.39243nm3。 自然钯Pd,（2）少数呈六方最紧密堆积，具六方格子 如自然锇，自然Ir ; 自然钌Ru 。 自然锇Os，P63/mmc, a=0.27341nm, c=0.43197nm,Z=2。,纳米微粒形态： 1 立方体：V=a3,2 球体： V=4R3/3,3 棒状（线状）：V=R2 直径，圆切面积，外表面积，管长度,4 管状： 内径，外径，内壁表面积，外壁表面积，管的长度,5 板状（片、层状），薄膜状：,6 规则多面体：,7 网 格 图 及 圆 圈 作 图,8 不规则多面体（粒状）：,My
10、Experimental Results,PVP:AgNO3=3:1 Diameter =70nm Length 15mm,PVP:AgNO3=10:1 Diameter = 70100nm Length = 510mm,Silver Nanowires,PVP:AgNO3=10:1 Diameter = 70100nm Length = 510mm,Next: I want to synthesize longer nanowires,too PVP to grow into longer silver,Silver Nanorod + Nanoparticle,PVP:AgNO3=3:1,
11、Next: I did some change about prepared solution,Low PVP can not protect Ag atom from aggregative?,Silver Nanowires,PVP:AgNO3=3:1 Diameter =70nm Length 15mm,the experiment suggest :PVP in different prepared solution will result in different morphology,How to treat the produt?,Pt nanotube,Temperature?
12、,Mol ratio?,How long react time?,High concentration:0.25mol 0.1 Quick inject rate:0.375 0.1 Published in science,Conclusions from the reference: 1.Higher 190degree or low 120degree with irregular particle 2.Higer 0.1m with particle ,low 0.1mol with wires 3.High mol ration or low with particle,请 您 欣 赏 分 形,请 您 欣 赏 分 形,请 您 欣 赏 分 形,请 您 欣 赏 分 形,欢迎多提意见！ ！,返回,