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纳米材料的制备方法范文1
本文主要对于纳米材料和一些性能和特性进行了分析和介绍，然后结合目前的主要纳米材料的制备方法以及注意点和发展的情况，进行了进一步的研究和剖析。目前关于纳米材料的制备方法有很多，比如直接反应法、气相法、固相法等等，由于方法的不同，其适应的范围也不同。经过多年的技术创新和发展，当前在技术方面已经取得了重大的突破，并已经可以制备出粒径较为平均且粒径在几纳米的粉体，这为纳米材料的广泛运用奠定了重要的基础。在纳米材料的制备过程中，很多的制备方法都可以对于晶体的生长进行控制，并在特定的实验方法和实验条件下可以对于晶体的制备粒径进行控制，并改变金属氧化物纳米晶体的形态，在长时期的实践中，纳米材料制备方法的发展趋势一直向着良好的方向发展。
一、液相法
所谓液相法，它是先在一定的方法下降溶液中的溶质和溶剂进行分离，那么溶剂中的溶质就可以形成一定的颗粒，且颗粒的大小以及形状都是一定的，再将这些前躯体进行热解处理就可以制备一定的纳米微粒。液相法的最大优点在于制备的设备一般较为简单，且制备过程使用的材料也很容易获得，且各方面都很容易得到控制。就目前液相法的发展现状来看，其中应用最广的则是沉淀法和溶胶-凝胶法，以下也将对这两种方法进行简单的介绍和分析。
1.沉淀法
沉淀法的过程可以概括如下：先在可溶性的溶液中加入一定的沉降剂，然后在一定的温度条件下实现溶液的水解，并形成一定的不溶性的氧化物，然后再对这些氧化物进行热解或是热脱处理就可以沉淀出所需要的粉料。根据反应类型以及反应条件方法的不同，也可以将沉淀法分为直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法等等。其中的直接沉淀法在相同的制备条件下，其制备的精度和纯度都特别的高。在这方面也已经有了很多的专家和学者进行了研究和证明，并取得了一定的成果。徐甲强等在室温的条件下，在1mol/L的Zn（NO3）2de 溶液中加入一定量的NH3H2O3溶液，NH3H2O3的浓度为6mol/L，然后再对混合溶液进行不断的搅拌并将溶液的PH值控制在8-8.8之间，在一定的反应时间会产生一定的氢氧化锌沉淀，然后再在室温下对于沉淀物进行过滤、研磨，并在一定温度下燃烧两个小时之后就可以制备出粒径在50nm的氧化锌微粒。
2.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法的主要制备对象是前驱物质溶于水或是有机溶剂之后的均质溶液，该溶液中的溶质在发生水解之后就会形成一定的粒子并使得溶液成为溶胶，这时候再对溶胶进行反应和转化，使其转化成凝胶，然后在低温的条件下可以生产出纯度较高的微粒材料。溶胶-凝胶法的最大优点在于它可以在制备的过程中通过纳米尺度对于纳米材料的结构进行控制。但是需要注意的是溶胶-凝胶法一般都是在低温的条件下进行的，它比较适应于在低温的条件下制备化学活性大、单组分或多组分分级混合物。在溶胶-凝胶法的发展过程中，已经逐步形成了传统胶体型、无机聚合物型和络合物型等三种制备机制和类型。
二、气相法
气相法也是相对于液相法而言的另一种应用比较广泛的纳米材料的制备方法，它是指在一定条件下或是通过一定的手段或是方法直接将物质转变为气体，然后再在气体的条件下对于产生的气态物质进行物化反应，最后再通过凝聚处理就可以形成一定量的纳米微粒的纳米材料的制备方法。从气相法中气体蒸发法的制备过程和制备的条件来看，它在制备纳米微粒的过程中具有很多显著的优点，其主要包括以下几个主要方面：一是制备的纳米微粒粒径差异性较小，分布也较为均匀；二是纳米微粒的力度很容易控制；三是微粒的分散性比较好。和液相法相比，气相法凭借其自身的优点可以生产出很多液相法不能够生产出来的纳米微粒，具有很大的优越性。
化学气相法中的化学气相法的应用比较广泛，它的另一个名称叫做气相沉淀法，其简称是CVD，它可以充分的利用各种具有挥发性的金属化合物的蒸发特性，通过化学反应生成所需化合物在保护气体环境下快速冷凝， 从而制备各类物质的纳米微粒，这种方法是气相法的一个典型，也是应用比较广泛的一种制备方法。该法制备的纳米微粒颗粒均匀， 纯度高， 粒度小， 分散性好， 化学反应活性高， 工艺可控和连续性比较强。该法根据加热方式不同可分为热化学气相沉积法（CVD）， 激光诱 导沉积法， 等离子体沉 积法和紫外沉积法等。
三、结束语
从目前纳米材料的应用现状来看，它已经在各个领域中都得到了推广和应用，并在各行各业中都发挥了重要的作用，因此在这种形势下也会出现更多更好的制备方法，而未来的制备方法的发展也应该在纳米微粒的结构、尺寸以及组成等上面加强研究和创新，不断地使得纳米材料能够更好的适应多样化的需求，更好的实现功能方面的更大突破。在实验和研究的过程中，我们发现只要存在一种满意的气敏材料，那么我们就可以制作出稳定性更强的气体传感器，这对于纳米材料尺寸的控制是非常有利的。因此笔者认为今后纳米材料制备方法的的一个重要方向应该就是提高粒度的控制能力。在科学技术不断发展的今天，我也相信纳米材料的制备方法一定会得到更大的创新和发展，纳米材料也会更好的为人类和社会服务。
参考文献
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纳米材料的制备方法范文2
关键词： 一维纳米材料 制备方法 研究进展
纳米材料总体可以分为三大类：零维、一维和二维纳米材料。一维纳米材料因其特殊的一维纳米结构，除了具有通常纳米材料具有的量子尺寸效应、表面效应和小尺寸效应等，还具有本身独特的机械性、热稳定性、电子传输和光子传输性、光学性质、光电导和场发射效应等[1]，所以其在纳米电子学、纳米光电子学、超高密度存储和扫描探针显微镜等领域具有潜在的应用价值，已成为21世纪材料领域研究的热点。一维纳米材料可以根据其空心或实心，以及形貌不同，分为以下典型的几类：纳米管、纳米棒或纳米线、同轴纳米电缆和纳米带等。本文详细叙述了这几类纳米材料的特点、发展过程、最新研究进展及常用的制备方法。
1.纳米管
2.纳米棒、纳米线
3.同轴纳米电缆
同轴纳米电缆指芯部为半导体或导体的纳米丝，包敷着异质纳米壳体，外部的壳体和芯部纳米丝是共轴的。由于这类材料具有的独特性能、丰富的科学内涵、广泛的应用前景，以及在未来纳米结构器件中占有的重要地位，近年来引起了人们的极大研究兴趣。1997年，法国科学家在分析电弧放电的产物中，发现了三明治结构的C-BN-C管，由于它的几何结构在C和BN之间，类似于几何电缆，直径又为纳米级，因此称其为同轴纳米电缆。
4.纳米带
参考文献：
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纳米材料的制备方法范文3
关键词：纳米催化剂 废气处理 制备方法
当前，随着纳米纳米材料的研究和突破，依据纳米材料制备的纳米催化剂正在成为炼油废气处理中的关键点。纳米材料通过体积效应、表面效应、以及宏观的量子隧道效应等能够产生极大的化学活性，显著地提高了催化效益。目前，国际上许多国家已经将纳米催化剂的研发定义为新世纪的重大发现。目前，纳米催化剂在各个领域得到广泛应用，尤其是在炼油的废气处理方面。
一、纳米催化剂的相关概念
纳米催化剂是以粒子小于0.3微米的钠和铜锌合金的极细微粒为主要成分研制而成的一种催化剂。纳米催化剂实现了催化效率较传统镍催化剂的效率，提升了将近10倍。纳米催化剂的粒子的表面积很大，与同质量的金属相比，普通金属的表面积是纳米金属的千分之一。由于，纳米金属的表面积很大，因此，其吸附能力也相当的强大，于是具备了极大的催化作用。
纳米催化剂是基于纳米材料的基础上配制而成的，因此，纳米催化剂具备特殊的纳米结构，同时也具备了普通催化剂没有的特性。正是因为纳米催化剂的这一独特性，决定着纳米催化剂在催化效果上的选择性和高催化性。目前，纳米催化剂正广泛的应用于工业生产与环境的保护中。
二、纳米催化剂的制备方法
目前，关于纳米催化剂的制备方法国际上主要有气相法、液相化学的合成法以及固相法三大类。这三类制备方法都有其独特的特点和应用领域，下面就让笔者进行详细的分析。
首先，气相法。目前，工业主要选用的气相法有： 化学气相沉积法、气体冷凝法、溅射法、活性氢和熔融金属的反应法等。此气相法中，尤以化学气相沉积法，简称CVD，是一种广泛应用的化学方法。化学气相沉积法是以气体作为原料，通过化学反应，在气相里形成了物质的基本离子，这些离子经过成核与生长，最终形成了纳米催化剂。通过化学气相沉积法制备而成的纳米催化剂不但粒子的纯度非常高，而且粒度的分布也非常的均匀。目前，化学气相沉积法在纳米催化剂的制备中得到了广泛应用。
其次，液相的化学合成法。目前，在纳米催化剂的制备业中经常使用的液相的化学合成法主要有： 沉淀法、水热法、喷雾法、离子的交换过程以及溶剂的挥发分解法等。这些化学合成法能够与一种或者多种的可溶性的金属类按量进行制备溶合，让金属中包含的元素在溶液里均匀的分散成分子或离子的形式，利用沉淀剂或者水解、蒸发、升华等作用，均匀的将金属离子结晶或沉淀出来，最后通过对结晶体或沉淀物进行加热分解或脱水，从而获得纳米催化剂。纳米催化剂的此种制备方法具有操作简易，方法简单，条件温和，产出率高等特点。而且，此方法不但能够制备一种成分的纳米催化剂，而且还能够合成复合型的纳米催化剂。但是，此类方法制成的纳米催化剂的纯度不是很高，含有杂质，而且粒度不够均匀。
再次，固相法。目前，经常使用的固相法主要有：物理粉碎法、固相反应法和机械球磨法等。机械球磨法和物理粉碎法的优势在于操作上非常的简单，而且方法易学，其缺点在于制备的催化剂的纯度不高，粒度的分布也不是很均匀。目前，较传统的固相法，人们研制出了室温的固相反应的合成法，此方法的制备方法简单，而且产率非常高。
三、纳米催化剂在炼油废气处理中的运用
炼油的过程会产生大量的有毒、有害气体，对人们的身体和环境造成了很大的威胁。随着人们对环境的关注以及对生活质量的认识的提高。炼油废气的处理成为人们关注的焦点。纳米催化剂凭借其巨大的催化作用，在废气处理中发挥了很大的作用。
首先，对于炼油过程中产生的废气进行溶剂的吸收，经过预处理后，气体经过气体分配器均匀的分布到催化剂容器里，此环节要确保进入催化剂容器中的气体量是基本相等的，同时也让不同的废气进行填充混合，经过纳米催化剂的高效催化作用，以及气体间的化学反应，将废气转化为氮气等对人体和环境没有威胁的气体。
四、结语
随着人们对纳米材料研究的深入，纳米催化剂在各个领域得到广泛应用，尤其是在炼油废气处理方面。通过本文对纳米催化剂的相关概念、制备方法以及在炼油废气中应用的分析，显示了纳米催化剂作为新兴催化剂对于废气处理中的显著功效。随着人们对纳米催化剂的深入研究，纳米催化剂一定能够取代传统催化剂，在催化领域发挥更加重要的作用。
参考文献
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纳米材料的制备方法范文4
【关键词】纳米技术；精细化工；催化剂；添加剂
0.引言
纳米技术是指使用纳米材料的特殊性质的技术，纳米材料是指尺寸处于1-100nm的微小粒子组成的材料，这样的微小粒子既不是微观的原子簇，也不是宏观物体，是出于微观与宏观之间的介观系统，这种材料往往因为其表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应具有传统物质所不具备的特殊性质。纳米材料通常具有很高的特殊催化性，在冶金、涂料、精细化工等工业领域应用非常广泛。本文对纳米技术在精细化工领域的应用方法及特点进行了详细的论述，为纳米技术在精细化工领域的推广应用提供了有效的支撑。
1.纳米技术在精细化工中的应用
1.1纳米材料的制备方法简介
纳米材料的制备通常包括机械法、物理法和化学法。机械法是指机械粉碎法和机械合金化法，其制作方法简单、成本低，但颗粒不均匀，纯度低；物理法是指溶液蒸发法和蒸发冷凝法，其制作方法较为复杂、成本较高，但粒度可控、纯度很高、结晶组织好；化学法则是通过化学反应制备纳米材料，其粒度可控、纯度很高，而且其成本不是很高、操作相对简单，常用的有水热法、沉淀法、溶胶-凝结法、化学气相反应法、微乳液法、有机配合前驱体法以及超重力沉淀法等。纳米材料的制备方法很多，而且正在不断的被发现，越来越多的制备更细颗粒、更好分散性的方法出现，为纳米技术的进一步发展提供了较好的支撑。
1.2纳米技术在催化方面的应用探讨
大量研究表明，纳米催化剂的稳定性好，催化效率高，如：在乙炔加氢反应中，加入纳米的Pb/TiO2作为催化剂，可以是乙炔的转化率达到100%，并且使乙炔的选择性达到80%以上；在液态加氢法制备2-氨基-4，6二氯苯酚时，采用纳米Ni-B/SiO2作为催化剂，其催化效果明显比其他Ni催化剂好得多，转化率达到了100%，选择性达到了98%。在化学电源领域，纳米材料具有很好的电化学活性，作为电极能很好的减轻电池重量，如：纳米二氧化锰作为锂电池正极可以做成高能电池；纳米的银粉、镍粉和二氧化镍混合烧结体作为光化学电池的电极，效果远超过其它材料；碳管纳米材料的奇异电学性能已经广泛应用于场发射元件、锂离子电池、燃料电池等。
另外，纳米材料的光催化特点被广泛应用与环境保护领域，如：（1）污水处理，硫化物或金属氧化物的纳米材料是半导体材料，其特殊的电子结构可以通过氧化或还原反应降解并矿化H2O、CO2、无机离子以及某些毒性较小的有机物等，其特点是分解完全，没有二次污染、成本低、操作简单，常见的纳米催化剂材料有二氧化镍、三氧化铝、氧化锌等，尤其是二氧化镍对染料废水、农药废水的处理效果极好。
（2）空气污染处理，纳米催化材料对空气中的硫氧化物和氮氧化物的处理效果极好，在汽车尾气处理方面应用广泛，比传统的贵金属和稀土催化剂的效果好得多，尤其是贵金属催化剂，价格昂贵。易失活，纳米光催化剂成本低、稳定性好，活性高，能有效的提高汽车尾气中的一氧化碳、一氧化氮、碳化氢等物质的转化效率；另外，纳米材料还用于陶瓷制品的除臭抗菌以及分解有机物等作用，也用于汽车或建筑玻璃的自洁等。
1.3纳米技术在添加剂领域的应用
纳米技术在添加剂领域的作用也非常广泛，通常是纳米材料加入到其它物质中，改变其它物质的性质，达到普通物质所达不到的效果，常用的有：
（1）化妆品添加剂。将纳米材料氧化锌、二氧化镍、氧化铁作为添加剂可以提高化妆品的药物利用率、增强抗菌作用，减轻对皮肤的刺激，而且自身无毒无味、化学稳定、热稳定，是目前化妆品领域的研究热点。
（2）黏合剂、剂和密封胶。纳米二氧化硅作为添加剂，可以有效提高黏合剂等黏结效果、剂的效果和密封胶的密封效果。
（3）涂料。将纳米材料加入到涂料中，可以有效的改善传统涂料的性能，并使涂料具有新的功能，如纳米氧化锌添加剂可以使涂料具有吸收红外线、屏蔽紫外线、杀菌防霉等效果，纳米二氧化硅可以增加涂料的耐磨性、抗氧化性等。除此之外，纳米材料还可增加橡胶的力学性能、硫化活性，改变塑料综合力学性能、纤维的分散性、有机玻璃的冲击韧性等。
另外，纳米技术在医药领域也有广泛的应用，可以提高药效的吸收，降低药物的不良反应，还能有效的丰富制药技术，提高药物的效果。
2.结论
纳米技术是一种新兴的技术，纳米材料具有一般材料所不具备的特性，在精细化工领域已经取得了广泛应用，也为人类解决环境保护、能源合理开发利用提供了有效的新途径。目前纳米技术的推广使用还受纳米材料制备、纳米改性技术工业化等限制，但随着纳米技术的发展和影响，纳米技术在精细化工领域必然得到广泛的使用。 [科]
【参考文献】
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纳米材料的制备方法范文5
【关键词】 纳米技术 粒子 制备方法 化工生产
纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料性质和应用。由于纳米粒子的特性：表面效应，体积效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应。这4种效应使纳米粒子和固体呈现许多优异的物理性质，化学性质，出现特殊现象。随着科技进步的发展，纳米技术已经渗透到化学加工行业。
1 纳米粒子制备方法
纳米材料制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。
1.1 物理方法
1.1.1 真空冷凝法
等离子体经过真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化制取，最后骤冷。特点：晶体组织好，纯度高，可控粒度大小，较高水平的技术设备。
1.1.2 物理粉碎法
纳米粒子由机械粉碎、电火花爆炸等工艺制取。特点：成本低，过程简易，但颗粒不均匀分布，纯度低。
1.1.3 机械磨球法
机械磨球法，纳米粒子由一定控制条件下的纯元素，合金或复合材料制成，特点：成本低，操作简单，颗粒不均匀分布，但纯度较低。
1.2 化学法
1.2.1 气相沉积法
通过金属化合物蒸气的化学反应制成纳米材料。其特点：纯度高，粒度分布窄。
1.2.2 沉淀法
把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点：简单易行，但颗粒半径大，纯度低，适合制备氧化物。
1.2.3 水热合成法
在高温高压下，在蒸汽等流体或水溶液中制取，经分离和热处理得到纳米粒子。特点：分散性好、纯度高、粒度易控制。
1.2.4 溶胶凝胶法
金属化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，经过低温热处理而合成纳米粒子。其特点反应物种多，过程易控制，颗粒均匀，适合氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物制备。
1.2.5 微乳液法
互不相容的两种溶剂，在表面活性剂的作用下生成乳液，在微泡中历经成核、聚核、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。
2 纳米材料在石油化工生产中的应用
2.1 纳米管在化工中应用
纳米管可制成高强度碳纤维材料，其作为增强填料可形成各种复合材料，还可制成贮氢材料。（碳纳米管储气能力极强，多壁碳纳米管储氢量可达4.2%可作为储氢材料用于料电池等领域）由纳米尺寸碳颗粒形成的碳纳米管可用作料电池电极的支撑材料。
导电纳米管衍生的增强氟聚合物，扩展了纳米管增强的塑料范围，其中包括乙烯一四氟乙烯和聚偏二氟乙烯，在汽车、电子和材料处理各个领域有广泛的应用，可控制静电、提高抗化学品性能、增强内在性。
2.2 在催化剂方面的应用
纳米粒子表面活性中心多，而且粒径变小，表面积增大，吸附性能和催化能力的增强，为它作催化剂提供了条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。由纳米微粒合成的催化剂比普通催化剂的反应速度提高10～15倍。半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面纳米微粒作为催化剂有较为广泛的应用。半导体颗粒分散在溶液中，可近似地看成是一个短路的微型电池，能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光，从而产生电子—空穴对，电子与空穴分离，分别移动到粒子表面的不同位置，与溶液中相近的成分，进行氧化反应和还原反应。
光催化反应包括许多反应类型。例如如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中多相催化难以实现的都靠光催化得以实现。水中的有机污染物会在半导体多相光催化剂作用下降解。
2.3 在过滤和分离方面的运用
在化学工业中，纳米过滤技术广泛应用于水、空气的纯化以及其它工业过程中，其中包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。纳米多孔材料的吸收和吸附性能，提供了在污染治理方面应用的可能性。在膜生物方面，其过滤分离功能尤为优异。
膜生物反应器，具备出水水质良好、装置结构合理、方便管理、水力停留时间和泥龄完全分离、剩余污泥量少和低能耗等突出特性。但膜生物污染使其难以广泛应用，探求新的解决办法：向一体式膜生物反应器中投加纳米材料从而改变料液性质，能有效提高膜生物反应器对污染物的去除效率和预防膜污染，扫描电镜分析中空纤维膜的表观结构的变化情况，用红外光谱分析活性污泥性质的变化。
实验结果表明：纳米材料的加入，对COD和NH3-N的清除并无明显影响，增高TP去除率，TP去除率达70%。投入纳米材料能改变生物膜和活性污泥的性质的表观结构，抑制膜污染。在MBR中加入碳化钨对COD和NH3-N的去除效果无影响，但对磷的去除有显著作用。纳米材料的加入，大大减少了膜孔堵塞的几率，减少了污染物质在膜面的阻滞、沉积，也能改善污泥的活性，为防治膜污染的一种有效手段。
2.4 在涂料方面的应用
表面涂层技术与纳米技术的结合本世纪关注的热点，使得涂层材料结构和功能性质的得到极大地改善。其中结构涂层：指涂层提高基体的某些性质和改性。特点：耐磨、超硬涂层，抗氧化、阻燃、耐热涂层，装饰、耐腐蚀涂层等；功能涂层：赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。特点：光反射、消光、光选择吸收等光学涂层。半导体、绝缘、导电功能的电学涂层
纳米材料应用于涂层材料中，能更加提高其防护能力，实现耐大气侵害和抗降解、防紫外线照射、变色等功效，实现在卫生用品上可起到杀菌保洁作用。在标牌上应用纳米材料涂层储存太阳能，达到节约能源的目的。在涂料、玻璃中加入合适的纳米材料，能减少光的透射和热传递效果，具有阻燃、隔热等效果。纳米二氧化硅，是抗紫外线辐射材料，把其加入到涂料中，可使涂料的光洁度、抗老化性能、强度较大提高。
2.5 在其它精细化工方面的应用
纳米材料的优越性会在精细化工得以体现。在橡胶、涂料、塑料等精细化工范畴，纳米材料都能起到重要作用。
如在橡胶中加入纳米SiO2，提高橡胶的红外反射和抗紫外辐射能力。纳米Al2O3 和SiO2，投入到普通橡胶中，有效提高橡胶的介电特性和耐磨性，并且弹性也明显提高。塑料中添加适量的纳米材料，能够提高塑料的韧性和强度，与此同时防水性和致密性也相应得以提高。纳米二氧化硅加入到密封胶和粘合剂中，使得其粘合特性和密封特性都大为提高。此外，纳米材料在有机玻璃制造、纤维改性方面也都有很好的利用。加入纳米SiO2，能够使有机玻璃抗紫外线辐射，从而达到抗老化的目的。添加纳米Al2O3，有利于提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型SiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且无毒无臭，质地细腻，可很好地提高化妆品的性能。
研究者研发了用于食品包装的SiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米SiO2，可吸收太阳光中强烈的紫外线而具有很强的光化学活性，用光催化来降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高、适用性广泛、无二次污染等优点。在环保水处理方面，有着广泛的应用前景。
2.6 在医药方面的应用
当代的健康科学对控制药物释放、提高药效、减少副作用、发展药物定向治疗提出更高要求。智能药物随纳米粒子进入人体主动搜索、攻击癌细胞或修补损伤组织；纳米技术应用于新型诊断仪器，仅仅检测少量血液从而诊断出各种疾病。研究人员已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，即“定向导弹”。该技术是蛋白质表面被磁性纳米微粒包覆而携带药物，注射到血液中，通过磁场制导，运送至病变部位释放药物。
纳粒和微粒作为给药系统，其合成材料的特性为稳定、无毒、与药物不发生化学反应并且有良好的生物性。纳米系统主要用于毒副作用大、易被生物酶降解的药物、生物半衰期短的给药。
纳米生物学，指研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表的聚合物后，能够固定大量蛋白质尤其是酶而控制生化反应。使纳米技术和生物学相结合，利用纳米传感器从获取生物信息，深化人们对生理及病理的解释。
3 结语
纳米技术已经逐步渗透到化工生产的方方面面，应该加大科研力度，不断创新，使之更好的适应社会时代的发展。
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纳米材料的制备方法范文6
关键词稀土上转换发光材料生化分析分子细胞
中图分类号：O614文献标识码：A
1前言
上转换纳米材料是一类比较特殊的稀土掺杂无机发光材料，它可以通过多光子机制将近红外光转换成短波辐射，发射出紫外或者可见光，即反斯托克斯发光。目前，上转换发光的实现主要是通过在氟化物、氧化物、氟氧化物等基质中双掺Yb3+-Er3+、Yb3+-Tm3+、Yb3+-Ho3+等稀土离子组合。不同稀土离子上转换发光过程是不尽相同的，把上转换发光机制主要分为以下六种：（1）能量传递上转换机制；（2）激发态吸收上转换机；（3）协同敏化上转换机制；（4）协同发光上转换机制；（5）双光子吸收上转换机制；（6）光子雪崩上转换机制。
许多纳米材料的制备方法均可应用于上转换发光材料的制备。目前上转换发光材料的主要制备方法有沉淀法、热分解法、水热/溶剂热法、溶胶-凝胶法、燃烧合成法、微乳液法、气相沉积法等等。上转换发光纳米材料有如下诸多优点：（1）化学稳定性良好，发光过程几乎不受温度、湿度、pH等的影响；（2）光化学稳定性好，且不易被光解；（3）激发波长一般是近红外或红外光，在生物体系中大部分干扰物不会被激发，降低了背景，提高了灵敏度；（4）具备大的激发光组织穿透深度，在高效激发同时避免了对生物体组织的损伤；（5）生物相容性好，毒副作用小；（6）有多个发射峰而且发射谱带窄，有利于进行多重标记；（7）荧光寿命长，可以利用时间分辨荧光等分析技术提高灵敏度；（8）上转换纳米材料是稀土掺杂材料，价格低廉；（9）发光波长可调。上转换发光纳米材料的缺点是需要近红外激光器激发，检测设备成本高；上转换发光荧光量子产率低；制备小粒径上转换发光材料还存在困难。
2基于上转换发光生化分析
Zijlmans等人在1999年首次利用上转换荧光材料实现了人类前列腺组织异性抗原的检测。2015年武汉大学袁荃课题组将核酸适配体与上转换纳米材料相结合，利用分子识别引入了一种检测潜指纹的新方法。通过核酸适配体高效地与指纹中溶菌酶特异性结合并在近红外光的激发下发出可见光，指纹图像清晰呈现并被配有微焦镜头的单反相机记录，通过分子识别的潜指纹检测实现不同表面和不同人的潜指纹检测。潜指纹中除了包含有本身的分泌物外，还包含一些外源化学物质，如可卡因，将核酸适配体换成可卡因的适配体同样可以实现潜指纹的检测，该方法对可卡因的检出限可达0.1g。该检测方法有望为刑事侦查提供有力的信息。
3基于上转换发光共振能量转移生化分析
目前上转换发光材料用于生化多数是基于上转换发光共振能量转移（UC-LRET）来实现的。在上转换纳米材料构建的发光共振能量转移體系中，上转换纳米材料通常作为能量供体。UCNPs的反斯托克斯发射可以消除供体-受体对的共激发现象，排除能量受体产生假阳性信号的可能性。
3.1UC-LRET用于无机小分子分析
乏氧是恶性实体肿瘤的重要特征，而肿瘤组织中存在的乏氧区是导致肿瘤复发、侵袭、转移的根本原因，同时由于乏氧肿瘤区的存在，也使得肿瘤耐化疗、耐放疗。2014年中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林课题组[3]设计和制备了一种基于稀土上转换发光纳米粒子内核的空腔介孔氧化硅结构，并将商用氧气指示剂[Ru（dpp）3]2+Cl2高效装载于空腔结构中，形成一种新型氧气感应探针，提供一种稳定性好、灵敏度高、多次循环感应的无损影像检测技术，同时将有助于实现乏氧肿瘤区影像介导下的高效治疗。
3.2UC-LRET用于有机小分子分析
2011年新加坡国立大学刘小刚课题组报道了一种MnO2纳米片改性的NaYF4：Yb，Tm（～30nm）上转换纳米材料用于谷胱甘肽的检测。首先作者在pH6的2-（N-吗啉）乙磺酸缓冲溶液中，利用MES将KMnO4还原成无定型的MnO2纳米片，原位生长在UCNPs表面。MnO2作为高效猝灭剂可以猝灭UCNPs上转换发射，由此构建了基于UC-LRET的探针。该探针的检出限可达0.9M，并且借助上转换显微镜该探针成功用于HeLa细胞胞液中GSH含量水平的监测。
3.3UC-LRET用于生物大分子分析
2009年美国俄克拉荷马大学毛传斌和东北大学徐淑坤等5将人类免疫球蛋白G（IgG）固定在氨基修饰的AuNPs上，并以此为能量受体，把兔抗山羊IgG固定在氨基修饰的上转换纳米材料上作为能量供体，当加入山羊抗人IgG时，三者形成夹心复合物。在AuNPs和上转换纳米粒子之间构成了LRET体系从而实现了山羊抗人IgG的检测。方法对山羊抗人IgG检测的线性范围为3-60gmL-1，检出限为0.88gmL-1。
3.4UC-LRET用于pH传感
2012年美国宾夕法尼亚大学Vinogradov等人6将NaYF4：Yb，Er纳米粒子与卟啉衍生物结合构建了一种比率pH纳米探针。在980nm近红外激光激发下，在520和660nm处有发射光。在酸性条件下H4P2+对660nm的光有较强吸收，在碱性条件下H2P对520nm的光有较强吸收。因此通过检测红/绿上转换发射的渐变可以对pH的监测。
4UCNPs用于细胞操控
动态调控细胞与分子之间的相互作用是许多生物学和生物医学的基础。2014年曲晓刚课题组7提出了一种借助UCNPs实现单一波长的近红外光实现操控细胞的粘附和脱附。在高功率密度近红外激光照射下，UCNPs（下转第165页）（上接第163页）发射紫外光，螺吡喃在紫外光作用下发生光异构化开环形成菁类结构，细胞表面纤连蛋白与其作用减弱细胞发生脱附。在低功率密度近红外激光照射下，UCNPs发射可见光，螺吡喃在可见光作用下发生光异构化闭环形成螺环结构，细胞表面纤连蛋白与其作用较强细胞会发生粘附。
4.1UCNPs用于药物和基因传输
通过利用稀土上转换纳米颗粒近红外激发紫外光发射的性质来控制包裹药物的笼状化合物进行药物释放和基因表达，避免了直接使用紫外光照射的组织穿透能力低和光毒性的缺点。2012年新加坡国立大学张勇课题组8通过包裹可光解的质粒DNA/siRNA分子到介孔氧化硅包覆的NaYF4：Yb，Tm上转换纳米颗粒的多孔硅中，该方法不仅提高了生物相容性且增加了载药能力。
4.2UCNPs用于光动力治疗
光动力治疗采用光激活化学物质，从而产生单线态氧，最终导致癌细胞死亡。用于激活光敏剂的激发光通常在可见-近红外波段，由于其穿透能力有限，所以将光敏剂包裹到上转换纳米颗粒上来提高其组织穿透能力。当纳米微粒被980nm的近红外光激发时发出可见光然后可见光激发光敏剂释放1O2最后杀死癌细胞。
4.3UCNPs用于光热疗法光热疗法是通过激光照射（近红外光）改变癌细胞所处的环境，将光能转换为热能，达到一定温度，可以诱发细胞内蛋白质的变性，破坏细胞膜，导致癌细胞的热消融。2012年苏州大学刘庄课题组9制备了NaYF4：Yb/Er@Fe3O4@Au-PEG多功能纳米颗粒不仅可以用于MRI/UCL来进行成像还可以进行具有磁性的靶向光热癌症治。在动物实验中，通过静脉注射NaYF4：Yb/Er@Fe3O4@Au-PEG纳米粒子到荷瘤小鼠体内，不仅肿瘤成像信号加强而且当使用808nm近红外光照射肿瘤时可以使肿瘤细胞热消融。
4.4UCNPs用于多模式生物成像
发展一种具备多模式生物成像功能的探针具有诱人的应用前景，将光学、核磁共振成像、正电子发射X射线层析照相术、单光子发射计算机化断层显像、电脑断层扫描等成像技术相结合，提供完整的诊断信息，可以大大加速诊断过程，降低病人接受诊断的压力。使用核壳结构的上转换纳米粒子，可以将一系列成像模式融合在纳米粒子中，有助于合成多模式生物成像探針。
5展望
