納米計算電子教案

納米微粒結構特性計算返回1研究礦物、材料的晶體學特征

化學組成，晶體結構，晶體化學，形態(tài)特征，物理性質，成因產狀，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）的計算

根據微粒的形狀，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團簇結構、幻數與納米晶胞理想數

5納米微粒形態(tài)的確定納米微粒結構與性能計算測定晶胞參數，求出晶胞體積

（V晶胞）

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

7不同納米微粒中晶胞數目計算

（N總體晶胞數）

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目，也可以求出總原子數目和各種元素中原子的數目，并以此為依據作出各種變化曲線。

V納米微粒／V晶胞＝N總體晶胞數納米微粒結構與性能計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果表明，表面、界面的晶體結構變化，在一般情況下局限于一、二個晶胞的尺度范圍內，所以可以根據納米微粒的形狀，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目

（N表層晶胞數）

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表層晶胞數納米微粒結構與性能計算根據納米微粒表層中的活性晶胞數，求出活性分子數、活性元素種類及每種元素的活性原子數

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目，也可以求出表面總原子數目和各種元素中原子的數目，并以此為依據作出各種變化曲線。

13表層活性晶胞數、活性分子數、每種元素的活性原子數在總體納米微粒中的比例

14據不同研究的要求確定坐標值并作變化曲線，求出科學合理的最佳納米尺度納米微粒結構與性能計算晶體結構具有化學穩(wěn)定性的最小尺度

從計算出的晶體化學式分析，可以確定單個晶胞中元素的種類和每種元素的原子數目。

1）用單晶X射線衍射儀，測定晶體結構。

2）以空間幾何對稱理論為基礎，確定立區(qū)原子坐標。

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

16化學鍵的類型

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

電氣石晶體結構中的化學鍵包括有：離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵、過渡型鍵、混合型鍵納米微粒結構與性能計算17不同化學鍵的剪切

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晶體結構類型

1）配位型晶體結構

只有一種化學鍵存在，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、共棱或共角頂聯結，同一角頂所聯結的配位多面體不少于三個。

如金剛石。納米微粒結構與性能計算2）架狀型晶體結構

最強鍵在三度空間均勻分布，配位多面體以共角頂為主，同一角頂聯結的配位多面體不超過兩個，結構開闊。如石英。

3）島狀型晶體結構

結構中存在著原子團，在團內聯結的鍵強遠大于團外的連結。如石榴石、橄欖石等。

4）鏈狀型晶體結構

最強的鍵趨向于單向分布原子或離子的配位多面體聯結成鏈狀，鏈間以弱鍵或較少的強鍵連結。

如輝石、矽線石(矽線石納米化轉換成莫來石)、金紅石等。納米微粒結構與性能計算5）層狀型晶體結構

最強的鍵沿兩度空間分布，原子或離子的配位多面體聯結成平面網層。

層間以分子鍵或其它弱鍵相連結。

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）混合型晶體結構

電氣石。

c軸為極軸。

電氣石晶體結構中的化學鍵包括有：

離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵、過渡型鍵、混合型鍵。納米微粒結構與性能計算

納米級電氣石超微結構研究（韓煒）

電氣石納米化過程中的物理化學機理（瞿金蓉）

不同取向超微結構,

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

納米級電氣石物理及化學性質研究

納米級電氣石在健康環(huán)保材料中的意義納米微粒結構與性能計算返回

14

種

空

間

格

子

晶族晶系對稱特點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（點群）

單晶胞角頂原子共享示意圖

最小假設微粒示意圖

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構，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：

內徑，外徑，內壁表面積，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: