第二章納米材料的理化特性

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容納米微粒結(jié)構(gòu)與形貌納米微粒結(jié)構(gòu)與形貌熱學(xué)性能熱學(xué)性能 磁學(xué)性能磁學(xué)性能 光學(xué)性能光學(xué)性能 納米微粒分散物系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)納米微粒分散物系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 表面活性及敏感特性表面活性及敏感特性 吸附特性吸附特性分散與團(tuán)聚分散與團(tuán)聚第一節(jié) 納米微粒的結(jié)構(gòu)與形貌ZnS 第二節(jié)節(jié) 納納米微粒的性能v熱學(xué)性能熱學(xué)性能比常規(guī)粉體低得多熱學(xué)參數(shù)比常規(guī)粉體低得多熱學(xué)參數(shù)熔點(diǎn)熔點(diǎn)開(kāi)始燒結(jié)溫度開(kāi)始燒結(jié)溫度晶化溫度晶化溫度金納米微粒的粒徑金納米微粒的粒徑與熔點(diǎn)的關(guān)系與熔點(diǎn)的關(guān)系Kronski計(jì)算出計(jì)算出Au微粒微粒的粒徑與熔點(diǎn)的關(guān)系，的粒徑與熔點(diǎn)的關(guān)系，結(jié)果如圖所示。由圖看結(jié)果如圖所示。由圖看出，當(dāng)粒徑小

2、于出，當(dāng)粒徑小于10nm時(shí)，熔點(diǎn)急劇下降。時(shí)，熔點(diǎn)急劇下降。1.熱學(xué)性能熱學(xué)性能TiO2的韋氏硬度隨燒的韋氏硬度隨燒結(jié)溫度的變化。結(jié)溫度的變化。代表初始平均晶粒代表初始平均晶粒尺寸為尺寸為12nm的微粒。的微粒。 代表初始平均晶粒代表初始平均晶粒尺寸為尺寸為1.3 m的微粒。的微粒。常規(guī)常規(guī)Al2O3燒結(jié)溫度在燒結(jié)溫度在20732173K，在一定條件下納米在一定條件下納米Al2O3可在可在1423K至至1773K燒燒結(jié)，致密度可達(dá)結(jié)，致密度可達(dá)99.7。常規(guī)。常規(guī)Si3N4燒結(jié)溫度高于燒結(jié)溫度高于2273K。不同粒徑的納米不同粒徑的納米Al2O3微粒的微粒的粒徑隨退火溫度的變化。粒徑隨退火溫度

3、的變化。圖中圖中 d0=8nm； d0=15nm； d0=35nm.2.磁學(xué)性能磁學(xué)性能鐵磁性、順磁性和抗磁性鐵磁性、順磁性和抗磁性鐵磁性：有些金屬材料在外磁鐵磁性：有些金屬材料在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生很強(qiáng)的磁化強(qiáng)度，場(chǎng)作用下產(chǎn)生很強(qiáng)的磁化強(qiáng)度，外磁場(chǎng)除去后仍保持相當(dāng)大的外磁場(chǎng)除去后仍保持相當(dāng)大的永久磁性，這種磁性稱為鐵磁永久磁性，這種磁性稱為鐵磁性。性。a.a. 過(guò)渡金屬鐵、鈷、鎳和某些稀過(guò)渡金屬鐵、鈷、鎳和某些稀土金屬如釔等都具有鐵磁性。土金屬如釔等都具有鐵磁性。抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。b. 順磁性：有些固體的原子具有

4、本順磁性：有些固體的原子具有本征磁矩。這種材料在無(wú)外磁場(chǎng)作用征磁矩。這種材料在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，材料中的原子磁矩?zé)o序排列，時(shí)，材料中的原子磁矩?zé)o序排列，因此材料表現(xiàn)不出宏觀磁性。而受因此材料表現(xiàn)不出宏觀磁性。而受外磁場(chǎng)作用時(shí)，原子磁矩能通過(guò)旋外磁場(chǎng)作用時(shí)，原子磁矩能通過(guò)旋轉(zhuǎn)沿外場(chǎng)方向擇優(yōu)取向，因而表現(xiàn)轉(zhuǎn)沿外場(chǎng)方向擇優(yōu)取向，因而表現(xiàn)出宏觀的磁性，這種磁性稱為順磁出宏觀的磁性，這種磁性稱為順磁性。性。在順磁材料中，原子磁矩沿外磁場(chǎng)在順磁材料中，原子磁矩沿外磁場(chǎng)方向排列，磁場(chǎng)強(qiáng)度獲得增強(qiáng)，磁方向排列，磁場(chǎng)強(qiáng)度獲得增強(qiáng)，磁化強(qiáng)度為正值，磁化率為正值。但化強(qiáng)度為正值，磁化率為正值。但磁化率很小。磁化率很小

5、。 抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。c. c. 抗磁性：是由于外磁場(chǎng)使電抗磁性：是由于外磁場(chǎng)使電子的軌道運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化而引起的，子的軌道運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化而引起的，所感應(yīng)的磁矩很小，方向與外磁所感應(yīng)的磁矩很小，方向與外磁場(chǎng)相反，即磁化強(qiáng)度為很小的負(fù)場(chǎng)相反，即磁化強(qiáng)度為很小的負(fù)值，是一種很弱的、非永久性的值，是一種很弱的、非永久性的磁性，只有在外磁場(chǎng)存在時(shí)才能磁性，只有在外磁場(chǎng)存在時(shí)才能維持。所有的材料都有抗磁性。維持。所有的材料都有抗磁性。抗磁體和順磁體對(duì)于磁性材料應(yīng)抗磁體和順磁體對(duì)于磁性材料應(yīng)用來(lái)說(shuō)都視為是無(wú)磁性的，因?yàn)橛脕?lái)說(shuō)都視

6、為是無(wú)磁性的，因?yàn)樗鼈冎挥性谕獯艌?chǎng)存在下才被磁它們只有在外磁場(chǎng)存在下才被磁化，且磁化率極小?；?，且磁化率極小。 抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁抗磁體、順磁性和鐵磁體的磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。居里溫度：對(duì)于鐵磁體來(lái)說(shuō)，居里溫度：對(duì)于鐵磁體來(lái)說(shuō)，不管有無(wú)外磁場(chǎng)存在，溫度不管有無(wú)外磁場(chǎng)存在，溫度升高，導(dǎo)致飽和磁化強(qiáng)度減升高，導(dǎo)致飽和磁化強(qiáng)度減小。達(dá)到某一溫度時(shí)，飽和小。達(dá)到某一溫度時(shí)，飽和磁化強(qiáng)度減小到零。這一溫磁化強(qiáng)度減小到零。這一溫度稱為居里溫度度稱為居里溫度T TC C。矯頑力：被磁化的材料在外矯頑力：被磁化的材料在外磁場(chǎng)消失后仍保持一定程度磁場(chǎng)消失后仍保持一定程度的磁

7、化，要消除其磁性，需的磁化，要消除其磁性，需外加一反向磁場(chǎng)強(qiáng)度外加一反向磁場(chǎng)強(qiáng)度HcHc，HcHc就叫做矯頑力。就叫做矯頑力。 鎳微顆粒的矯頑力鎳微顆粒的矯頑力Hc與顆粒直徑與顆粒直徑d的關(guān)系的關(guān)系（2）矯頑力）矯頑力納米微粒在高于臨界尺寸納米微粒在高于臨界尺寸時(shí)具有高的矯頑力。時(shí)具有高的矯頑力。一致轉(zhuǎn)動(dòng)模式一致轉(zhuǎn)動(dòng)模式微粒小到一定程度，每個(gè)微粒小到一定程度，每個(gè)微粒就是一個(gè)單磁疇。要微粒就是一個(gè)單磁疇。要去掉磁性，須將每個(gè)粒子去掉磁性，須將每個(gè)粒子整體的磁矩翻轉(zhuǎn)，因而需整體的磁矩翻轉(zhuǎn)，因而需要很大的反向磁場(chǎng)。要很大的反向磁場(chǎng)。鐵納米微粒矯頑力與顆粒粒徑與溫度的關(guān)系。鐵納米微粒矯頑力與顆粒粒徑

8、與溫度的關(guān)系。（3）居里溫度降低：納）居里溫度降低：納米微粒由于小尺寸效應(yīng)米微粒由于小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，具有較低和表面效應(yīng)，具有較低的居里溫度。的居里溫度。 納米微粒內(nèi)原子間距隨納米微粒內(nèi)原子間距隨粒徑減小而減小，根據(jù)粒徑減小而減小，根據(jù)鐵磁理論，導(dǎo)致鐵磁理論，導(dǎo)致TC隨粒隨粒徑的減小而下降。徑的減小而下降。高磁場(chǎng)高磁場(chǎng)9.5 105A/m下比飽和磁化強(qiáng)度下比飽和磁化強(qiáng)度 s與與溫度溫度T的關(guān)系。的關(guān)系。為為85nm； 為為9nm。（4）磁化率：磁化率：納米微粒的比飽和磁化納米微粒的比飽和磁化強(qiáng)度隨粒徑的減小而減強(qiáng)度隨粒徑的減小而減小。小。室溫比飽和磁化強(qiáng)度室溫比飽和磁化強(qiáng)度 s s與平均顆

9、與平均顆粒直徑粒直徑d d 的關(guān)系的關(guān)系3.光學(xué)性能光學(xué)性能（2 2）藍(lán)移現(xiàn)象）藍(lán)移現(xiàn)象與大塊材料相比，納米微與大塊材料相比，納米微粒的吸收帶普遍存在粒的吸收帶普遍存在“藍(lán)藍(lán)移移”現(xiàn)象，即吸收帶移向現(xiàn)象，即吸收帶移向短波方向。短波方向。CdS溶膠微粒在不同尺寸下的吸收譜溶膠微粒在不同尺寸下的吸收譜6nm2.5nm1nm（3 3）量子限域效應(yīng)）量子限域效應(yīng)當(dāng)納米微粒的尺寸小到一當(dāng)納米微粒的尺寸小到一定值時(shí)，電子的平均自由定值時(shí)，電子的平均自由程受限，容易和空穴結(jié)合程受限，容易和空穴結(jié)合形成激子，產(chǎn)生激子吸收形成激子，產(chǎn)生激子吸收帶并藍(lán)移，即量子限域效帶并藍(lán)移，即量子限域效應(yīng)。應(yīng)。CdSeCdSe

10、x xS S1-x1-x玻璃的吸收光譜玻璃的吸收光譜10nm10nm5nm5nm（3）納米微粒的發(fā)光納米微粒的發(fā)光當(dāng)納米微粒的尺寸小到一定值當(dāng)納米微粒的尺寸小到一定值時(shí)，量子限域效應(yīng)導(dǎo)致納米微時(shí)，量子限域效應(yīng)導(dǎo)致納米微粒在一定波長(zhǎng)的光激發(fā)下發(fā)光。粒在一定波長(zhǎng)的光激發(fā)下發(fā)光。圖為室溫下，紫外光激發(fā)引起圖為室溫下，紫外光激發(fā)引起的納米硅的發(fā)光譜。的納米硅的發(fā)光譜。隨粒徑減小，發(fā)射帶強(qiáng)度增強(qiáng)隨粒徑減小，發(fā)射帶強(qiáng)度增強(qiáng)并移向短波方向。當(dāng)粒徑大于并移向短波方向。當(dāng)粒徑大于6nm時(shí)，這種發(fā)光現(xiàn)象消失。時(shí)，這種發(fā)光現(xiàn)象消失。不同粒度不同粒度SiSi在室溫下的發(fā)光在室溫下的發(fā)光 （3）納米微粒的發(fā)光）納米微粒

11、的發(fā)光摻摻Cd SexS1-x玻璃在玻璃在530nm波長(zhǎng)光的激發(fā)下發(fā)射熒光。波長(zhǎng)光的激發(fā)下發(fā)射熒光。半導(dǎo)體帶隙窄，容易躍遷而半導(dǎo)體帶隙窄，容易躍遷而發(fā)光。而塊體通常是直接躍發(fā)光。而塊體通常是直接躍遷禁阻的。如塊體遷禁阻的。如塊體TiO2，只只能間接躍遷。能間接躍遷。粒徑小于粒徑小于5nm的顆粒出現(xiàn)激的顆粒出現(xiàn)激子發(fā)射峰。子發(fā)射峰。CdSeCdSex xS S1-x1-x玻璃的熒光光譜。玻璃的熒光光譜。激發(fā)波長(zhǎng)位激發(fā)波長(zhǎng)位530530nmnm。 （4）丁達(dá)爾效應(yīng)（丁達(dá)爾效應(yīng)（Tyndal）丁達(dá)爾效應(yīng)與分散粒子的大丁達(dá)爾效應(yīng)與分散粒子的大小及投射光線波長(zhǎng)有關(guān)。當(dāng)小及投射光線波長(zhǎng)有關(guān)。當(dāng)分散粒子的直

12、徑大于投射光分散粒子的直徑大于投射光波波長(zhǎng)時(shí)，光投射到粒子上波波長(zhǎng)時(shí)，光投射到粒子上就被反射。如果粒子直徑小就被反射。如果粒子直徑小于人射光波的波長(zhǎng)，光波可于人射光波的波長(zhǎng)，光波可以繞過(guò)粒子而向各方向傳播，以繞過(guò)粒子而向各方向傳播，發(fā)生散射，散射出來(lái)的光，發(fā)生散射，散射出來(lái)的光，即所謂乳光。由于納米微粒即所謂乳光。由于納米微粒直徑比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)要小得直徑比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)要小得多，所以納米微粒分散系應(yīng)多，所以納米微粒分散系應(yīng)以散射的作用為主。以散射的作用為主。 丁達(dá)爾現(xiàn)象丁達(dá)爾現(xiàn)象根據(jù)雷利公式，散射光強(qiáng)度為根據(jù)雷利公式，散射光強(qiáng)度為式中：式中：為波長(zhǎng)；為波長(zhǎng)；C C為單位體積中的粒子數(shù)；為單位體積

13、中的粒子數(shù)；V V為單個(gè)粒子的體積；為單個(gè)粒子的體積；n n1 1和和n n2 2分分別為分散相（這里為納米粒子）和分散介質(zhì)的折射率；別為分散相（這里為納米粒子）和分散介質(zhì)的折射率；I I0 0為入射光的強(qiáng)度。為入射光的強(qiáng)度。 粒子體積大，散射光強(qiáng)；粒子體積大，散射光強(qiáng)；波長(zhǎng)短，散射光強(qiáng)；波長(zhǎng)短，散射光強(qiáng)；分散相和分散介質(zhì)折射率相差越大，散射光越強(qiáng)；分散相和分散介質(zhì)折射率相差越大，散射光越強(qiáng)；粒子數(shù)越多，散射越強(qiáng)。粒子數(shù)越多，散射越強(qiáng)。021222122423224InnnnCVI 4. 納米微粒分散物系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（l l）布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)膠體粒子（納米粒子）形成溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)

14、。布朗運(yùn)膠體粒子（納米粒子）形成溶膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)是體系中分子固有熱運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn)，其速度取決于粒子的大小、溫度動(dòng)是體系中分子固有熱運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn)，其速度取決于粒子的大小、溫度及分散介質(zhì)的粘度等因素。及分散介質(zhì)的粘度等因素。rZNRTX 30 X為為粒子的平均位移，粒子的平均位移，Z為觀察的時(shí)間間隔，為觀察的時(shí)間間隔， 為介質(zhì)的粘滯系數(shù)，為介質(zhì)的粘滯系數(shù)，r為粒子半徑，為粒子半徑，N0為阿伏加德羅常數(shù)。為阿伏加德羅常數(shù)。布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)穩(wěn)定膠體溶液，也可能因粒子碰撞而團(tuán)聚。布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)穩(wěn)定膠體溶液，也可能因粒子碰撞而團(tuán)聚。（2 2）擴(kuò)散）擴(kuò)散由于膠體粒子有布朗運(yùn)動(dòng)，在有濃差的情況下，會(huì)發(fā)生

15、從高濃度向低由于膠體粒子有布朗運(yùn)動(dòng)，在有濃差的情況下，會(huì)發(fā)生從高濃度向低濃度處的擴(kuò)散。膠體微粒比普通分子大得多，因此擴(kuò)散速度慢得多。濃度處的擴(kuò)散。膠體微粒比普通分子大得多，因此擴(kuò)散速度慢得多。其擴(kuò)散依然遵守菲克定律。其擴(kuò)散依然遵守菲克定律。cxdcDAdtdm式中，式中，dm/dtdm/dt為流量，即單位時(shí)間通過(guò)某截面的量，為流量，即單位時(shí)間通過(guò)某截面的量，D D為擴(kuò)散系數(shù)，為擴(kuò)散系數(shù)，A A為為面積，面積，dc/cxdc/cx為濃度梯度。擴(kuò)散系數(shù)為濃度梯度。擴(kuò)散系數(shù)D D與粒子半徑與粒子半徑r r，介質(zhì)黏度介質(zhì)黏度，和溫和溫度度T的關(guān)系由愛(ài)因斯坦的關(guān)系由愛(ài)因斯坦( (Einstein) )公

16、式表示公式表示 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)D與粒子半徑與粒子半徑r，介質(zhì)黏度介質(zhì)黏度，和溫度和溫度T的關(guān)系由愛(ài)因斯坦的關(guān)系由愛(ài)因斯坦(Einstein)公式表示公式表示式中，式中，R為氣體常數(shù)，為氣體常數(shù)，L為阿佛加德羅常數(shù)?？梢?jiàn)，納米微粒（分散為阿佛加德羅常數(shù)?？梢?jiàn)，納米微粒（分散相）的粒徑越大，擴(kuò)散系數(shù)越小。得到納米粒子的擴(kuò)散系數(shù)，可由下相）的粒徑越大，擴(kuò)散系數(shù)越小。得到納米粒子的擴(kuò)散系數(shù)，可由下式求得它的平均摩爾質(zhì)量。式求得它的平均摩爾質(zhì)量。 rLRTD61323)()(16234DRTLLrMghhRTLVnn)(ln12021（3 3）沉降和沉降平衡）沉降和沉降平衡如果膠體粒子的密度比分散介質(zhì)

17、的大，那么在重力場(chǎng)作用下粒子就有如果膠體粒子的密度比分散介質(zhì)的大，那么在重力場(chǎng)作用下粒子就有下沉的趨勢(shì)，造成濃度差。而與此相對(duì)抗的作用是擴(kuò)散。當(dāng)兩種作用下沉的趨勢(shì)，造成濃度差。而與此相對(duì)抗的作用是擴(kuò)散。當(dāng)兩種作用相等時(shí)，就達(dá)到了平衡。此時(shí)的狀態(tài)稱為相等時(shí)，就達(dá)到了平衡。此時(shí)的狀態(tài)稱為“沉降平衡沉降平衡”。如果粒子體。如果粒子體積大小均一，其濃度隨高度的分布規(guī)律符合下列關(guān)系：積大小均一，其濃度隨高度的分布規(guī)律符合下列關(guān)系： 式中，式中，n1和和n2分別是高度分別是高度h1和和h2處粒子的濃度（數(shù)密度），處粒子的濃度（數(shù)密度），和和0分分別是分散相和分散介質(zhì)的密度，別是分散相和分散介質(zhì)的密度，V是

18、單個(gè)粒子的體積，是單個(gè)粒子的體積，g是重力加速是重力加速度。度。 5. 表面活性及敏感特性表面活性及敏感特性6. 光催化性能第五節(jié)節(jié) 吸附特性影響納米粒子吸附性的因素：影響納米粒子吸附性的因素：1. 非電解質(zhì)吸附非電解質(zhì)非電解質(zhì)是指電中性的分是指電中性的分子，它們可通過(guò)氫鍵、范子，它們可通過(guò)氫鍵、范德華力、偶極子的弱靜電德華力、偶極子的弱靜電引力吸附在粒子表面。其引力吸附在粒子表面。其中主要是以中主要是以氫鍵氫鍵形成而吸形成而吸附在其他相上。附在其他相上。氧化硅粒子對(duì)醇、酰胺、氧化硅粒子對(duì)醇、酰胺、醚的吸附過(guò)程中氧化硅微醚的吸附過(guò)程中氧化硅微粒與有機(jī)試劑中間的接觸粒與有機(jī)試劑中間的接觸為硅烷醇

19、層，硅烷醇在吸為硅烷醇層，硅烷醇在吸附中起著重要作用附中起著重要作用。在低在低PH下吸附于氧化硅下吸附于氧化硅表面的醇、酰胺、醚分子表面的醇、酰胺、醚分子 有機(jī)試劑中的有機(jī)試劑中的O或或N與硅烷醇的與硅烷醇的羥基（羥基（OH基）中的基）中的H形成形成O-H或或N-H氫鍵，從而完成氫鍵，從而完成SiO2微粒對(duì)微粒對(duì)有機(jī)試劑的吸附。有機(jī)試劑的吸附。一個(gè)醇分子與氧化硅表面的硅烷一個(gè)醇分子與氧化硅表面的硅烷醇羥基之間只能形成一個(gè)氫鍵，醇羥基之間只能形成一個(gè)氫鍵，所以結(jié)合力很弱，屬于物理吸附。所以結(jié)合力很弱，屬于物理吸附。高分子氧化物如聚乙烯氧化物在高分子氧化物如聚乙烯氧化物在氧化硅粒子上的吸附也同樣通

20、過(guò)氧化硅粒子上的吸附也同樣通過(guò)氫鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于大量的氫鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于大量的O-H氫氫鍵的形成，使得吸附力變得很強(qiáng)，鍵的形成，使得吸附力變得很強(qiáng)，這種吸附為化學(xué)吸附。這種吸附為化學(xué)吸附。弱物理吸附容易脫附，強(qiáng)化學(xué)吸弱物理吸附容易脫附，強(qiáng)化學(xué)吸附脫附困難。附脫附困難。 在低在低PH下吸附于氧化硅下吸附于氧化硅表面的醇、酰胺、醚分子表面的醇、酰胺、醚分子 例如：粒子為氧化硅，直鏈脂肪酸為吸附相：例如：粒子為氧化硅，直鏈脂肪酸為吸附相： A：溶劑為苯：吸附量?。ㄐ纬傻臍滏I少）：溶劑為苯：吸附量?。ㄐ纬傻臍滏I少） B：溶劑為正己烷：吸附量大：溶劑為正己烷：吸附量大2.電解質(zhì)吸附例如，例如，納米尺寸的粘土

21、小顆粒在堿或堿土類(lèi)金屬的電解液中：納米尺寸的粘土小顆粒在堿或堿土類(lèi)金屬的電解液中： 靠近納米微粒表面的一層屬于靠近納米微粒表面的一層屬于強(qiáng)物理吸附，稱為緊密層，它的強(qiáng)物理吸附，稱為緊密層，它的作用是平衡了超微粒子表面的電作用是平衡了超微粒子表面的電性；性； 離超微粒子稍遠(yuǎn)的離超微粒子稍遠(yuǎn)的Ca2+離子形離子形成較弱的吸附層，稱為分散層。成較弱的吸附層，稱為分散層。 由于強(qiáng)吸附層內(nèi)電位急驟下降，由于強(qiáng)吸附層內(nèi)電位急驟下降，在弱吸附層中緩慢減小，結(jié)果在在弱吸附層中緩慢減小，結(jié)果在整個(gè)吸附層中產(chǎn)生電位下降梯度。整個(gè)吸附層中產(chǎn)生電位下降梯度。上述兩層構(gòu)成雙電層。擴(kuò)散層中上述兩層構(gòu)成雙電層。擴(kuò)散層中離子

22、的分布如圖所示。離子的分布如圖所示。 擴(kuò)散層中的離子分布擴(kuò)散層中的離子分布 納米氧化物如石英、氧化鋁和二氧化鈦納米氧化物如石英、氧化鋁和二氧化鈦等根據(jù)它們?cè)谒芤褐械牡雀鶕?jù)它們?cè)谒芤褐械膒H值不同可值不同可帶正電、負(fù)電或呈電中性。帶正電、負(fù)電或呈電中性。當(dāng)當(dāng)pH比較小時(shí)，粒子表面形成比較小時(shí)，粒子表面形成M-OH2（M代表金屬離子，如代表金屬離子，如Si、Al、Ti等），等），導(dǎo)致粒子表面帶正電。當(dāng)導(dǎo)致粒子表面帶正電。當(dāng)pH高時(shí)，粒高時(shí)，粒子表面形成子表面形成MO鍵，使粒子表面帶負(fù)鍵，使粒子表面帶負(fù)電。如果電。如果pH值處于中間值，則納米氧值處于中間值，則納米氧化物表面形成化物表面形成M-OH鍵，鍵， 這時(shí)粒子呈電這時(shí)粒子呈電中性。在表面電荷為正時(shí)，平衡微粒表中性。在表面電荷為正時(shí)，平衡微粒表面電荷的有效對(duì)離子為面電荷的有效對(duì)離子為CI-、NO3+等陰等陰離子。若表面電荷為負(fù)電時(shí)，離子。若表面電荷為負(fù)電時(shí)，Na+、NH+離子是很有效的平衡微粒表面電荷離子是很有效的平衡微粒表面電荷的對(duì)離子。的對(duì)離子。 PHPH值對(duì)氧化物表面帶值對(duì)氧化物表面帶電狀況的影響電狀況的影響 第六節(jié) 分散與凝聚分散分散 在納米微粒制備過(guò)程