納米計(jì)算電子教案

納米微粒結(jié)構(gòu)特性計(jì)算返回1研究礦物、材料的晶體學(xué)特征

化學(xué)組成，晶體結(jié)構(gòu)，晶體化學(xué)，形態(tài)特征，物理性質(zhì)，成因產(chǎn)狀，高新用途

2觀察測定礦物不同尺度微粒的形態(tài)

（1）掃描電子顯微鏡

（2）透射電子顯微鏡

（3）激光粒度分析

3不同尺度的

納米微粒的體積（V納米微粒）的計(jì)算

根據(jù)微粒的形狀，例如：球狀、粒狀、柱狀、片狀、板狀、針狀等體積公式，求出不同尺度的納米微粒的體積（V納米微粒）

4團(tuán)簇結(jié)構(gòu)、幻數(shù)與納米晶胞理想數(shù)

5納米微粒形態(tài)的確定納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算測定晶胞參數(shù)，求出晶胞體積

（V晶胞）

根據(jù)X射線分析方法或電子衍射分析方法確定晶體的點(diǎn)群、空間群（格子類型和空間對稱素的組合），晶胞參數(shù)a、b、c、α、β、γ,Z，V.

7不同納米微粒中晶胞數(shù)目計(jì)算

（N總體晶胞數(shù)）

用不同納米微粒的體積，分別除以單位晶胞的體積，就可以得到不同納米微粒中總體晶胞數(shù)目，也可以求出總原子數(shù)目和各種元素中原子的數(shù)目，并以此為依據(jù)作出各種變化曲線。

V納米微粒／V晶胞＝N總體晶胞數(shù)納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算求出納米微粒一個晶胞尺度表層的體積

（V納米微粒表層）

大量高分辯率的透射電子顯微鏡研究的結(jié)果表明，表面、界面的晶體結(jié)構(gòu)變化，在一般情況下局限于一、二個晶胞的尺度范圍內(nèi)，所以可以根據(jù)納米微粒的形狀，求出納米微粒一個晶胞尺度表層（需要的情況下也可以求出次表面層的體積）的體積，即：V納米微粒表層

9求出納米微粒表層活性晶胞數(shù)目

（N表層晶胞數(shù)）

以納米微粒一個晶胞尺度表層的體積（V納米微粒表層）除以單位晶胞的體積就可以得到：

V納米微粒表層／V晶胞＝N表層晶胞數(shù)納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算根據(jù)納米微粒表層中的活性晶胞數(shù)，求出活性分子數(shù)、活性元素種類及每種元素的活性原子數(shù)

用不同納米微粒的表面體積，分別除以單位晶胞的體積，就可以得到不同納米微粒表面中總體晶胞數(shù)目，也可以求出表面總原子數(shù)目和各種元素中原子的數(shù)目，并以此為依據(jù)作出各種變化曲線。

13表層活性晶胞數(shù)、活性分子數(shù)、每種元素的活性原子數(shù)在總體納米微粒中的比例

14據(jù)不同研究的要求確定坐標(biāo)值并作變化曲線，求出科學(xué)合理的最佳納米尺度納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算晶體結(jié)構(gòu)具有化學(xué)穩(wěn)定性的最小尺度

從計(jì)算出的晶體化學(xué)式分析，可以確定單個晶胞中元素的種類和每種元素的原子數(shù)目。

1）用單晶X射線衍射儀，測定晶體結(jié)構(gòu)。

2）以空間幾何對稱理論為基礎(chǔ)，確定立區(qū)原子坐標(biāo)。

3）以共角頂?shù)脑訛?／8個、共棱的原子為1／4個、共面的原子為1／2個、晶胞內(nèi)原子為1個，計(jì)算一個晶胞(納米以下級),也可以計(jì)算多個晶胞(納米級至微米級)的表面原子數(shù)。

16化學(xué)鍵的類型

1)金屬鍵2)離子鍵3)共價鍵4)分子鍵5)氫鍵6)過渡型鍵7)單型鍵8)混合型鍵

電氣石晶體結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵包括有：離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵、過渡型鍵、混合型鍵納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算17不同化學(xué)鍵的剪切

1）助磨劑

2）活化劑

3）分散劑：加入反絮劑在納微粒表面形成雙電層。

4）包膜劑：加入表（界）面活性劑包裹微粒。

18晶體結(jié)構(gòu)類型

1）配位型晶體結(jié)構(gòu)

只有一種化學(xué)鍵存在，它可以是離子鍵、共價鍵或金屬鍵。鍵在三度空間均勻分布。

配位多面體以共面、共棱或共角頂聯(lián)結(jié)，同一角頂所聯(lián)結(jié)的配位多面體不少于三個。

如金剛石。納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算2）架狀型晶體結(jié)構(gòu)

最強(qiáng)鍵在三度空間均勻分布，配位多面體以共角頂為主，同一角頂聯(lián)結(jié)的配位多面體不超過兩個，結(jié)構(gòu)開闊。如石英。

3）島狀型晶體結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)中存在著原子團(tuán)，在團(tuán)內(nèi)聯(lián)結(jié)的鍵強(qiáng)遠(yuǎn)大于團(tuán)外的連結(jié)。如石榴石、橄欖石等。

4）鏈狀型晶體結(jié)構(gòu)

最強(qiáng)的鍵趨向于單向分布原子或離子的配位多面體聯(lián)結(jié)成鏈狀，鏈間以弱鍵或較少的強(qiáng)鍵連結(jié)。

如輝石、矽線石(矽線石納米化轉(zhuǎn)換成莫來石)、金紅石等。納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算5）層狀型晶體結(jié)構(gòu)

最強(qiáng)的鍵沿兩度空間分布，原子或離子的配位多面體聯(lián)結(jié)成平面網(wǎng)層。

層間以分子鍵或其它弱鍵相連結(jié)。

如層狀硅酸鹽礦物系列（高嶺石、滑石、葉臘石、海泡石、蛭石等納米化）、石墨等。

6）混合型晶體結(jié)構(gòu)

電氣石。

c軸為極軸。

電氣石晶體結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵包括有：

離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵、過渡型鍵、混合型鍵。納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算

納米級電氣石超微結(jié)構(gòu)研究（韓煒）

電氣石納米化過程中的物理化學(xué)機(jī)理（瞿金蓉）

不同取向超微結(jié)構(gòu),

沿3次極軸方向超微結(jié)構(gòu)變化，垂直3次極軸方向超微結(jié)構(gòu)變化及其環(huán)帶超微結(jié)構(gòu)成因，不同納米級尺度超微結(jié)構(gòu)，表面界面結(jié)構(gòu)（胡鍇帆）

納米級電氣石物理及化學(xué)性質(zhì)研究

納米級電氣石在健康環(huán)保材料中的意義納米微粒結(jié)構(gòu)與性能計(jì)算返回

14

種

空

間

格

子

晶族晶系對稱特點(diǎn)對稱型種類對稱型符號晶類名稱圣弗利斯符號國際符號高級晶族等軸晶系有四個L328．3L24L329．3L24L33PC30．3L4i4L36P31．3L44L36L232．3L44L36L29PCTThTdOOh23m3-43m43m3m五角三四面體偏方復(fù)十二面體六四面體五角三八面體六八面體高級晶簇、一種晶系、5種對稱型（點(diǎn)群）

單晶胞角頂原子共享示意圖

最小假設(shè)微粒示意圖

原子堆積模型（a）十面體，（b）（c）二十面體

金屬元素

（1）多數(shù)呈立方最緊密堆積

具立方最緊密堆積，立方面心格子的銅型結(jié)構(gòu)，如自然銅Cu，

Fm3m,a=0.361nm,Z=4，V=0.3613nm3。自然金Au，

Fm3m,a=0.4078nm,Z=4，V=0.40853nm3。自然銀Ag，

Fm3m,a=0.4085nm,Z=4，V=0.40783nm3。自然鉑Pt，

Fm3m,a=0.3913-0.3924nm,Z=4，V=0.39133-0.39243nm3。自然鈀Pd

（2）少數(shù)呈六方最緊密堆積，具六方格子

如自然鋨，自然Ir;自然釕Ru……。自然鋨Os，P63/mmc,a=0.27341nm,c=0.43197nm,Z=2。

納米微粒形態(tài)：

1立方體：V=a3

2球體：V=4πR3/33棒狀（線狀）：V=πR2

直徑，圓切面積，外表面積，管長度

4管狀：

內(nèi)徑，外徑，內(nèi)壁表面積，外壁表面積，管的長度

5板狀（片、層狀），薄膜狀：

6規(guī)則多面體：7網(wǎng)格圖及圓圈作圖

8不規(guī)則多面體（粒狀）：

MyExperimentalResultsPVP:AgNO3=3:1Diameter=70nmLength>15mmPVP:AgNO3=10:1Diameter=70~100nmLength=5~10mminjectedrate0.12ml/mintemperature160°CAgNO360mg/5ml=0.07MPVP200mg/5ml=0.6MReacttime40minSolutionAAgNO3+3mlEGSolutionBPVP+3mlEGSolutionC5mlEGSilverNanowiresPVP:AgNO3=10:1Diameter=70~100nmLength=5~10mmNext:IwanttosynthesizelongernanowirestooPVPtogrowintolongersilverSilverNanorod+Nanoparticleinjectedrate0.12ml/mintemperature160°CAgNO360mg/5ml=0.07MPVP110mg/5ml=0.21MReacttime40minSolutionAAgNO3+3mlEGSolutionBPVP+3mlEGSolutionC5mlEGPVP:AgNO3=3:1Next:IdidsomechangeaboutpreparedsolutionLowPVPcannotprotectAgatomfromaggregative?injectedrate0.12ml/mintemperature160°CAgNO360mg/5ml=0.07MPVP110mg/5ml=0.21MReacttime40minSolutionAAgNO3+3mlEGSolutionB+CPVP+8mlEGcombinateSilverNanowiresPVP:AgNO3=3:1Diameter=70nmLength>15mm…...PVP+EG

..….AgNO3(solutionA)Heatedtheexperimentsuggest:PVPindifferentpreparedsolutionwillresultindifferentmorphologyHowtotreattheprodut?PtnanotubeTemperature?Molratio?Howlongreacttime?Highconcentration:0.25mol>0.1Quickinjectrate:0.375>0.1Publishedinscience…...

SolutionC…...…….metalsalt(solutionA)Surfactant(solutionB)HeatedConclusionsfromthereference: