简介
作为纳米材料的基础教材，《纳米材料基础(双语版)》以双语形式系统介绍了纳米材料的基本概念及分类，纳米效应，纳米材料的特性，“自上而下”和“自下而上”的纳米材料的制备方法，纳米材料的自组装，纳米材料的表征，碳纳米材料的制备，纳米制造中的光刻技术，纳米技术用于新能源研究等。《纳米材料基础(双语版)》简明扼要，内容新颖，知识系统，反映了纳米材料的基本内容和最新研究进展，有利于读者对纳米材料新知识的学习、拓展及延伸。为了便于学习，每章内容后都附有复习题、英文词汇和相应的译文。
《纳米材料基础(双语版)》可作为普通高等学校材料类、应用化学、化工、纺织、制药、环境、电子等专业的本科生及研究生教材，亦可供相关专业工程技术、科研人员参考。
目录
1. Introduction to nanoscale materials 1
1.1 Introduction to the nanoworld 1
1.2 Definition of nanoscale materials 1
1.2.1 Nanometer 1
1.2.2 Definition of nanoscale materials 2
1.3 Classification of nanoscale materials 3
1.3.1 According to the spatial dimension
of materials 3
1.3.2 According to the quantum
properties of materials 3
1.3.3 According to material properties 5
1.3.4 According to the shape and
chemical composition 5
1.4 Nanoscale science and technology 9
1.5 Driven by industrial revolution 9
1.6 Fundamental limitations of
present technology 10
1.7 Molecular electronics 10
1.8 Technical challenges in future 10
1.9 Applications of nanomaterials 12
1.9.1 Water purification 12
1.9.2 Nanocatalysts 12
1.9.3 Nanosensors 12
1.9.4 Energy 13
1.9.5 Medical applications 13
References 14
Review questions 15
Vocabulary 15
1. 纳米材料概论 19
1.1 纳米世界概述 19
1.2 纳米材料的定义 20
1.2.1 纳米 20
1.2.2 纳米材料的定义 20
1.3 纳米材料的分类 20
1.3.1 依据材料的空间维度分类 21
1.3.2 依据材料的量子性质分类 21
1.3.3 依据材料的性能分类 22
1.3.4 依据形态和化学组成分类 22
1.4 纳米科学与技术 23
1.5 工业革命的驱动 23
1.6 目前技术的基础性缺陷 24
1.7 分子电子学 24
1.8 未来的技术挑战 24
1.9 纳米材料的应用 25
1.9.1 水的净化 25
1.9.2 纳米催化剂 25
1.9.3 纳米传感器 25
1.9.4 能源 25
1.9.5 医药中的应用 26
复习题 26
2. Nanometer effects of nanoscale
materials 27
2.1 Small size effect 27
2.2 Quantum size effect 28
2.2.1 Relationship between energy
gap and particle size 28
2.2.2 Application 29
2.3 Surface effect 30
2.4 Macroscopic quantum tunnel effect 31
2.4.1 Ballistic transport 31
2.4.2 Tunneling 31
2.4.3 Resonance tunneling 32
2.4.4 Inelastic tunneling 33
2.4.5 Tunnel effect 33
2.4.6 Macroscopic quantum tunnel
effect 33
References 33
Review questions 34
Vocabulary 34
2. 纳米材料的纳米效应 35
2.1 小尺寸效应 35
2.2 量子尺寸效应 36
2.2.1 能隙与粒子尺寸的关系 36
2.2.2 应用 36
2.3 表面效应 37
2.4 宏观量子隧道效应 37
2.4.1 弹道传输 37
2.4.2 隧穿 38
2.4.3 共振隧穿 38
2.4.4 非弹性隧穿 38
2.4.5 隧道效应 38
2.4.6 宏观量子隧道效应 38
复习题 38
3. Properties of nanoscale materials 39
3.1 Mechanical properties 39
3.1.1 Positive Hall-Petch slopes 39
3.1.2 Negative Hall-Petch slopes 39
3.1.3 Positive and negative Hall-Petch
slopes 40
3.2 Thermal properties 41
3.3 Magnetic properties 41
3.4 Electronic properties 42
3.5 Optical properties 44
3.5.1 Photochemical and photophysical
processes of nanomaterials 44
3.5.2 Absorption and luminescence
spectra 45
3.5.3 Ultraviolet-visible absorption
spectroscopy 45
References 46
Review questions 47
Vocabulary 47
3. 纳米材料的性能 48
3.1 力学性能 48
3.1.1 正的 Hall-Petch斜率关系 49
3.1.2 负的 Hall-Petch斜率关系 49
3.1.3 正-负 Hall-Petch斜率关系 49
3.2 热学性能 49
3.3 磁学性能 50
3.4 电学性能 50
3.5 光学性能 51
3.5.1 纳米材料的光化学和光物理
过程 51
3.5.2 吸收光谱和发光光谱 51
3.5.3 紫外-可见吸收光谱 52
复习题 52
4. Synthesis of nanoscale materials 53
4.1 “Top-down” and “bottom-up”
approaches 53
4.2 Solid phase method 54
4.2.1 Mechanically milling 54
4.2.2 Solid-state reaction 56
4.3 Physical vapor deposition (PVD)
method 57
4.3.1 Thermal evaporation PVD
method 57
4.3.2 Plasma-assisted PVD method 59
4.3.3 Laser ablation 62
4.4 Chemical vapor deposition (CVD)
method 62
4.5 Liquid phase synthesis method 64
4.5.1 Precipitation method 64
4.5.2 Solvethermal method 66
4.5.3 Freeze-drying method (Cryo-
chemical synthesis method) 69
4.5.4 Sol-gel method 70
4.5.5 Microemulsions method 73
4.5.6 Microwave-assisted synthesis 76
4.5.7 Ultrasonic wave-assisted
synthesis 77
4.6 Synthesis of bulk materials by
consolidation of nanopowders 77
4.6.1 Cold compaction 77
4.6.2 Warm compaction 78
4.7 Template-assisted self-assembly
nanostructured materials 78
4.7.1 Principles of self-assembly 78
4.7.2 Self-assembly of MCM-41 79
4.8 Self-assembly of nanocrystals 80
4.9 Green nanosynthesis 81
4.9.1 Prevent wastes 81
4.9.2 Atom economy 82
4.9.3 Using safer solvents 82
4.9.4 Enhance energy efficiency 82
References 82
Review questions 86
Vocabulary 86
4. 纳米材料制备 89
4.1 “自上而下”和“自下而上”的合成
方法 89
4.2 固相方法 90
4.2.1 机械研磨 90
4.2.2 固相反应 91
4.3 物理气相沉积法（PVD） 91
4.3.1 热蒸发PVD法 91
4.3.2 等离子体辅助PVD法 92
4.3.3 激光消融法 93
4.4 化学气相沉积法（CVD） 93
4.5 液相合成方法 94
4.5.1 沉淀法 94
4.5.2 溶剂热法 95
4.5.3 冷冻干燥法（低温化学
合成法） 96
4.5.4 溶胶-凝胶法 97
4.5.5 微乳液方法 98
4.5.6 微波辅助合成 99
4.5.7 超声波辅助合成 100
4.6 通过固化纳米粉合成块材 100
4.6.1 冷压 100
4.6.2 热压 100
4.7 模板辅助自组装纳米结构材料 101
4.7.1 自组装原理 101
4.7.2 MCM-41自组装 101
4.8 自组装纳米晶 101
4.9 绿色纳米合成 102
4.9.1 防止废弃物 102
4.9.2 原子经济 102
4.9.3 使用更安全的溶剂 103
4.9.4 提高能源效率 103
复习题 103
5. Scanning tunneling microscope and
atomic force microscope 104
5.1 Scanning tunneling microscope
(STM) 104
5.1.1 Basic principle of STM 104
5.1.2 Operation modes 105
5.1.3 Application of STM 105
5.2 Atomic force microscope (AFM) 106
5.2.1 Basic principle of AFM 106
5.2.2 Mode of operation of AFM 107
5.2.3 Application of AFM 108
References 109
Review questions 110
Vocabulary 110
5. 扫描隧道显微镜和原子力显微镜 111
5.1 扫描隧道显微镜（STM） 111
5.1.1 STM的基本原理 111
5.1.2 操作模式 111
5.1.3 STM的应用 111
5.2 原子力显微镜（AFM） 112
5.2.1 AFM的基本原理 112
5.2.2 AFM的操作模式 112
5.2.3 AFM的应用 113
复习题 113
6. Synthesis of carbon nanomaterials 114
6.1 Carbon family 114
6.1.1 Graphite and diamond 114
6.1.2 Allotrope of carbon 114
6.2 Fullerenes 115
6.2.1 Synthesis of C60 115
6.2.2 Purification of fullerenes 117
6.2.3 Structure of C60 118
6.2.4 13C nuclear magnetic resonance
spectroscopy 118
6.2.5 Endofullerenes 119
6.2.6 Nucleophilic addition reactions 119
6.2.7 Polymerization of C60 120
6.2.8 Fabrication of nanocar 120
6.3 Carbon nanotubes 122
6.3.1 Synthesis of nanotubes 122
6.3.2 Growing mechanisms 124
6.3.3 Geometry of carbon nanotubes 127
References 128
Review questions 130
Vocabulary 131
6. 碳纳米材料的合成 132
6.1 碳族 132
6.1.1 石墨和金刚石 133
6.1.2 碳的同素异形体 133
6.2 富勒烯 133
6.2.1 C60的合成 133
6.2.2 富勒烯的提纯 134
6.2.3 C60的结构 134
6.2.4 13C核磁共振谱 134
6.2.5 富勒烯包合物 134
6.2.6 亲核加成反应 135
6.2.7 C60的聚合反应 135
6.2.8 纳米车的制造 135
6.3 碳纳米管[45] 135
6.3.1 碳纳米管的合成 135
6.3.2 生长机理 136
6.3.3 碳纳米管的几何构型 136
复习题 137
7. Lithography for nanofabrication 138
7.1 Microfabrication by photolithography
of ultraviolet light 138
7.2 Nanofabrication by scanning
beam lithography 141
7.2.1 Electron beam lithography 141
7.2.2 Focused ion beam lithography 141
7.3 Nanoimprint lithography 142
7.3.1 Nanoimprint lithography 142
7.3.2 Step-and-flash imprint
lithography 143
7.3.3 Microcontact printing 143
7.4 Scanning probe lithography 144
References 146
Review questions 147
Vocabulary 148
7. 光刻技术用于纳米制造 148
7.1 紫外线光刻微制造 149
7.2 扫描束刻蚀纳米制造 150
7.2.1 电子束刻蚀 150
7.2.2 聚焦离子束刻蚀 151
7.3 纳米压印刻蚀技术 151
7.3.1 纳米压印刻蚀 151
7.3.2 步进式闪烁压印光刻 151
7.3.3 微接触印制 152
7.4 扫描探针刻蚀 152
复习题 153
8. Nanotechnology for production of
hydrogen by solar energy 154
8.1 Conversion of solar energy 154
8.2 Hydrogen production by photo-
catalytic water splitting 154
8.3 Loading metal over TiO2 155
8.4 Development of visible-light-
driven photocatalysts 155
8.4.1 Loading Cr3+over titanate
nanotubes 156
8.4.2 Semiconductor composition 157
References 161
Review questions 161
Vocabulary 162
8. 纳米技术用于太阳能制氢 162
8.1 太阳能转换 163
8.2 光催化分解水制氢 163
8.3 TiO2上负载金属 163
8.4 可见光驱动的光催化剂的发展 163
8.4.1 在钛酸盐纳米管上负载Cr3+ 164
8.4.2 半导体复合材料 164
复习题 165
1.1 Introduction to the nanoworld 1
1.2 Definition of nanoscale materials 1
1.2.1 Nanometer 1
1.2.2 Definition of nanoscale materials 2
1.3 Classification of nanoscale materials 3
1.3.1 According to the spatial dimension
of materials 3
1.3.2 According to the quantum
properties of materials 3
1.3.3 According to material properties 5
1.3.4 According to the shape and
chemical composition 5
1.4 Nanoscale science and technology 9
1.5 Driven by industrial revolution 9
1.6 Fundamental limitations of
present technology 10
1.7 Molecular electronics 10
1.8 Technical challenges in future 10
1.9 Applications of nanomaterials 12
1.9.1 Water purification 12
1.9.2 Nanocatalysts 12
1.9.3 Nanosensors 12
1.9.4 Energy 13
1.9.5 Medical applications 13
References 14
Review questions 15
Vocabulary 15
1. 纳米材料概论 19
1.1 纳米世界概述 19
1.2 纳米材料的定义 20
1.2.1 纳米 20
1.2.2 纳米材料的定义 20
1.3 纳米材料的分类 20
1.3.1 依据材料的空间维度分类 21
1.3.2 依据材料的量子性质分类 21
1.3.3 依据材料的性能分类 22
1.3.4 依据形态和化学组成分类 22
1.4 纳米科学与技术 23
1.5 工业革命的驱动 23
1.6 目前技术的基础性缺陷 24
1.7 分子电子学 24
1.8 未来的技术挑战 24
1.9 纳米材料的应用 25
1.9.1 水的净化 25
1.9.2 纳米催化剂 25
1.9.3 纳米传感器 25
1.9.4 能源 25
1.9.5 医药中的应用 26
复习题 26
2. Nanometer effects of nanoscale
materials 27
2.1 Small size effect 27
2.2 Quantum size effect 28
2.2.1 Relationship between energy
gap and particle size 28
2.2.2 Application 29
2.3 Surface effect 30
2.4 Macroscopic quantum tunnel effect 31
2.4.1 Ballistic transport 31
2.4.2 Tunneling 31
2.4.3 Resonance tunneling 32
2.4.4 Inelastic tunneling 33
2.4.5 Tunnel effect 33
2.4.6 Macroscopic quantum tunnel
effect 33
References 33
Review questions 34
Vocabulary 34
2. 纳米材料的纳米效应 35
2.1 小尺寸效应 35
2.2 量子尺寸效应 36
2.2.1 能隙与粒子尺寸的关系 36
2.2.2 应用 36
2.3 表面效应 37
2.4 宏观量子隧道效应 37
2.4.1 弹道传输 37
2.4.2 隧穿 38
2.4.3 共振隧穿 38
2.4.4 非弹性隧穿 38
2.4.5 隧道效应 38
2.4.6 宏观量子隧道效应 38
复习题 38
3. Properties of nanoscale materials 39
3.1 Mechanical properties 39
3.1.1 Positive Hall-Petch slopes 39
3.1.2 Negative Hall-Petch slopes 39
3.1.3 Positive and negative Hall-Petch
slopes 40
3.2 Thermal properties 41
3.3 Magnetic properties 41
3.4 Electronic properties 42
3.5 Optical properties 44
3.5.1 Photochemical and photophysical
processes of nanomaterials 44
3.5.2 Absorption and luminescence
spectra 45
3.5.3 Ultraviolet-visible absorption
spectroscopy 45
References 46
Review questions 47
Vocabulary 47
3. 纳米材料的性能 48
3.1 力学性能 48
3.1.1 正的 Hall-Petch斜率关系 49
3.1.2 负的 Hall-Petch斜率关系 49
3.1.3 正-负 Hall-Petch斜率关系 49
3.2 热学性能 49
3.3 磁学性能 50
3.4 电学性能 50
3.5 光学性能 51
3.5.1 纳米材料的光化学和光物理
过程 51
3.5.2 吸收光谱和发光光谱 51
3.5.3 紫外-可见吸收光谱 52
复习题 52
4. Synthesis of nanoscale materials 53
4.1 “Top-down” and “bottom-up”
approaches 53
4.2 Solid phase method 54
4.2.1 Mechanically milling 54
4.2.2 Solid-state reaction 56
4.3 Physical vapor deposition (PVD)
method 57
4.3.1 Thermal evaporation PVD
method 57
4.3.2 Plasma-assisted PVD method 59
4.3.3 Laser ablation 62
4.4 Chemical vapor deposition (CVD)
method 62
4.5 Liquid phase synthesis method 64
4.5.1 Precipitation method 64
4.5.2 Solvethermal method 66
4.5.3 Freeze-drying method (Cryo-
chemical synthesis method) 69
4.5.4 Sol-gel method 70
4.5.5 Microemulsions method 73
4.5.6 Microwave-assisted synthesis 76
4.5.7 Ultrasonic wave-assisted
synthesis 77
4.6 Synthesis of bulk materials by
consolidation of nanopowders 77
4.6.1 Cold compaction 77
4.6.2 Warm compaction 78
4.7 Template-assisted self-assembly
nanostructured materials 78
4.7.1 Principles of self-assembly 78
4.7.2 Self-assembly of MCM-41 79
4.8 Self-assembly of nanocrystals 80
4.9 Green nanosynthesis 81
4.9.1 Prevent wastes 81
4.9.2 Atom economy 82
4.9.3 Using safer solvents 82
4.9.4 Enhance energy efficiency 82
References 82
Review questions 86
Vocabulary 86
4. 纳米材料制备 89
4.1 “自上而下”和“自下而上”的合成
方法 89
4.2 固相方法 90
4.2.1 机械研磨 90
4.2.2 固相反应 91
4.3 物理气相沉积法（PVD） 91
4.3.1 热蒸发PVD法 91
4.3.2 等离子体辅助PVD法 92
4.3.3 激光消融法 93
4.4 化学气相沉积法（CVD） 93
4.5 液相合成方法 94
4.5.1 沉淀法 94
4.5.2 溶剂热法 95
4.5.3 冷冻干燥法（低温化学
合成法） 96
4.5.4 溶胶-凝胶法 97
4.5.5 微乳液方法 98
4.5.6 微波辅助合成 99
4.5.7 超声波辅助合成 100
4.6 通过固化纳米粉合成块材 100
4.6.1 冷压 100
4.6.2 热压 100
4.7 模板辅助自组装纳米结构材料 101
4.7.1 自组装原理 101
4.7.2 MCM-41自组装 101
4.8 自组装纳米晶 101
4.9 绿色纳米合成 102
4.9.1 防止废弃物 102
4.9.2 原子经济 102
4.9.3 使用更安全的溶剂 103
4.9.4 提高能源效率 103
复习题 103
5. Scanning tunneling microscope and
atomic force microscope 104
5.1 Scanning tunneling microscope
(STM) 104
5.1.1 Basic principle of STM 104
5.1.2 Operation modes 105
5.1.3 Application of STM 105
5.2 Atomic force microscope (AFM) 106
5.2.1 Basic principle of AFM 106
5.2.2 Mode of operation of AFM 107
5.2.3 Application of AFM 108
References 109
Review questions 110
Vocabulary 110
5. 扫描隧道显微镜和原子力显微镜 111
5.1 扫描隧道显微镜（STM） 111
5.1.1 STM的基本原理 111
5.1.2 操作模式 111
5.1.3 STM的应用 111
5.2 原子力显微镜（AFM） 112
5.2.1 AFM的基本原理 112
5.2.2 AFM的操作模式 112
5.2.3 AFM的应用 113
复习题 113
6. Synthesis of carbon nanomaterials 114
6.1 Carbon family 114
6.1.1 Graphite and diamond 114
6.1.2 Allotrope of carbon 114
6.2 Fullerenes 115
6.2.1 Synthesis of C60 115
6.2.2 Purification of fullerenes 117
6.2.3 Structure of C60 118
6.2.4 13C nuclear magnetic resonance
spectroscopy 118
6.2.5 Endofullerenes 119
6.2.6 Nucleophilic addition reactions 119
6.2.7 Polymerization of C60 120
6.2.8 Fabrication of nanocar 120
6.3 Carbon nanotubes 122
6.3.1 Synthesis of nanotubes 122
6.3.2 Growing mechanisms 124
6.3.3 Geometry of carbon nanotubes 127
References 128
Review questions 130
Vocabulary 131
6. 碳纳米材料的合成 132
6.1 碳族 132
6.1.1 石墨和金刚石 133
6.1.2 碳的同素异形体 133
6.2 富勒烯 133
6.2.1 C60的合成 133
6.2.2 富勒烯的提纯 134
6.2.3 C60的结构 134
6.2.4 13C核磁共振谱 134
6.2.5 富勒烯包合物 134
6.2.6 亲核加成反应 135
6.2.7 C60的聚合反应 135
6.2.8 纳米车的制造 135
6.3 碳纳米管[45] 135
6.3.1 碳纳米管的合成 135
6.3.2 生长机理 136
6.3.3 碳纳米管的几何构型 136
复习题 137
7. Lithography for nanofabrication 138
7.1 Microfabrication by photolithography
of ultraviolet light 138
7.2 Nanofabrication by scanning
beam lithography 141
7.2.1 Electron beam lithography 141
7.2.2 Focused ion beam lithography 141
7.3 Nanoimprint lithography 142
7.3.1 Nanoimprint lithography 142
7.3.2 Step-and-flash imprint
lithography 143
7.3.3 Microcontact printing 143
7.4 Scanning probe lithography 144
References 146
Review questions 147
Vocabulary 148
7. 光刻技术用于纳米制造 148
7.1 紫外线光刻微制造 149
7.2 扫描束刻蚀纳米制造 150
7.2.1 电子束刻蚀 150
7.2.2 聚焦离子束刻蚀 151
7.3 纳米压印刻蚀技术 151
7.3.1 纳米压印刻蚀 151
7.3.2 步进式闪烁压印光刻 151
7.3.3 微接触印制 152
7.4 扫描探针刻蚀 152
复习题 153
8. Nanotechnology for production of
hydrogen by solar energy 154
8.1 Conversion of solar energy 154
8.2 Hydrogen production by photo-
catalytic water splitting 154
8.3 Loading metal over TiO2 155
8.4 Development of visible-light-
driven photocatalysts 155
8.4.1 Loading Cr3+over titanate
nanotubes 156
8.4.2 Semiconductor composition 157
References 161
Review questions 161
Vocabulary 162
8. 纳米技术用于太阳能制氢 162
8.1 太阳能转换 163
8.2 光催化分解水制氢 163
8.3 TiO2上负载金属 163
8.4 可见光驱动的光催化剂的发展 163
8.4.1 在钛酸盐纳米管上负载Cr3+ 164
8.4.2 半导体复合材料 164
复习题 165
Fundamentals of nanomaterials
- 名称
- 类型
- 大小
光盘服务联系方式: 020-38250260 客服QQ：4006604884
云图客服：
用户发送的提问，这种方式就需要有位在线客服来回答用户的问题，这种 就属于对话式的,问题是这种提问是否需要用户登录才能提问
Video Player
×
Audio Player
×
pdf Player
×
