荧光银纳米团簇的合成与表征.doc

前言 诺贝尔奖获得者Feyneman在六十年代曾经预言：如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。他所说的材料就是现在的纳米材料。 纳米材料的制备和研究是整个纳米的基础。当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径大多在25纳米左右，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。10 nm大小的纳米银颗粒独特抗菌机理可迅速直接杀死细菌，使其丧失繁殖能力，无法生产耐药性的下一代，能有效避免因耐药性而导致反复发作久治不愈。  1文献综述 1.1 纳米材料 1.1.1 纳米材料简介 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级（10–9）的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100 ~ 102 nm。它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。 1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter在高真空的条件下将粒径为6 nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到100 nm，包含的原子不到几万个。一个直径为3 nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。 纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。?到100 nm之间的团簇往往被人们看作是介于微观原子，分子与宏观物质之间的新的物质结构层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态。微观体系包含有1至几个分子，其动力学是以皮秒（ps）和飞秒（fs）计，是属于量子化学研究的领域;宏观体系包含着无限的原子和分子群体，其运动是以分和时计，是化学统计热力学的研究范畴。而在团簇和纳米粒子这个层次中，物质的尺寸不大不小，所包含的原子分子数不多不少，其运动速度不快不慢。而决定其性质的正是这个层次的由有限原子或分子组装起来的集合体它所表现出来的物性既不同于单个原子或分子，也不同于宏观的固体和液体，而是随所含原子或分子数目的变化而变化，具有奇特的光、电、磁、热、力和化学等性质，如电子壳层和与能带结构并存，气，液，固相互并存与转化，量子尺寸效应，金属一非金属相变，极大的表体比效应，异常的化学活性和催化特性等[2]。团簇的性质一般和尺寸密切相关，对于较小的团簇，每增加一个原子，团簇的稳定结构都有可能发生很大的变化，进而影响团簇的性质。为了便于理解这些与尺寸有关的现象，人们把从原子到固体之间的尺寸大致分为四个区间，即分子、团簇、超微粒和微晶。 1.1.3 纳米粒子的特点 1.1.3.1 表面效应[3] 固体表面原子与内部原子所处的环境不同。当粒子直径远大于原子直径（如>100 nm），表面原子可以忽略，但当粒子直径逐渐接近原子直径时，表面原子的数目和作用就不能忽略，这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都发生了很大的变化。人们把由此引起的种种特殊效应统称为表面效应，表面原子由于周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，当遇到其它原子时，能很快结合使其稳定，所以纳米粒子具有强烈的化学活性。 1.1.3.2 体积效应 因为纳米粒子是由有限个原子或分子组成的，故原来由无数个原子或分子组成的集体属性，当粒子的尺寸下降到纳米量级时，它们的物理和化学性质发生巨大的变化，如金属纳米粒子的电子结构与大块金属迥然不同，这就是纳米粒子的