金属纳米材料的应用

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金属纳米材料的应用范文第1篇

南北高校各有优势

2011年，北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中，北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校，而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化，形成了自己的特点。

北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校，值得注意的是，它们却均未设置专门的纳米材料研究机构，更多的是依托原有的强势学科，在传统材料研究领域引入纳米科技，寻求突破。

北京科技大学

北京科技大学原名北京钢铁学院，曾被誉为“钢铁摇篮”，其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外，从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构，侧重点也不局限于金属材料，在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。

目前，北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外，亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。

北京航空航天大学

与北科大不同，北航材料学院在北航不属于重点学院，规模较小，师资力量仅百来人，这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校，北航材料学院也有自己的优势，正在筹建的航空科学与技术国家实验室（航空领域最高级别实验室），它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。

在纳米材料上，北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。

大连理工大学

大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强，基于大连的地理位置，材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过，纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部，而是化工与环境学部。因而，大连理工大学的纳米材料研究偏化工类，包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中，亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说，这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。

与北方三所高校相比，苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构，在研究方向上，两所高校侧重于纳米材料器件应用，尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。

苏州大学

苏州大学没有材料科学与工程学院，而是材料与化工学部，研究偏向化工，在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部，而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院，苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中，以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模，它以功能纳米材料和软物质为研究对象，侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等，寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。

南京理工大学

南京理工大学由军工学院演变发展而来，其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过，南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一，正筹建纳米结构研究中心，研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心，研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料，该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外，南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。

其他高校纳米特色

上海交通大学

上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首，教职工200多人，研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等，在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料，比如，复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究，微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外，上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院，研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。

清华大学

与北京航空航天大学相似，清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力，每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，研究侧重点以陶瓷材料为主，同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面，清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年，清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心，主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。

北京大学

北大材料科学与工程系成立于2005年，教职工10余人，成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来，欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外，北大成立了纳米化学研究中心，教职工7人直博生却达45人，主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。

西北工业大学

西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校，其材料学院师资队伍近200人，有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此，其研究侧重点在凝固，复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面，西工大成立了微/纳米系统研究中心，致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之，西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。

留学两大国

纳米技术是交叉学科，包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言，由于纳米材料处于基础研究阶段，容易；各个国家在纳米材料方面投入大量资金，使得科研经费相对充足，相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。

2000年，美国白宫国家纳米技术计划，美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看，美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段，而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——

实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。

加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用，已卓有成效。

哈佛大学则侧重在生物纳米科技，即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。

康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。

斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用，以及纳米传感器、纳米图形技术等。

普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术，尤其是计算纳米技术全球领先。

纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学，其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。

莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著，在学校的研究人员中，纳米材料研究人员的比重约为四分之一，是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。

此外，美国有很多研究纳米技术的实验室，它们比较愿意招中国大学生，这一点也值得注意。

日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家，早在1981年，日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前，曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军，它们试图将纳米技术融入到产业中。比如，日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构，同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外，企业与大学、科研院所合作，开发纳米技术。比如，富士通和德国慕尼黑大学合作，三菱公司和日本京都大学合作。

与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同，日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头，日本对纳米材料研究的投入不断加大，也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。

Tips：何去何从

纳米材料专业毕业生有三大去处。选择留学深造或进高校、研究院从事研发；进入纳米材料行业企业；进入传统材料企业。

金属纳米材料的应用范文第2篇

关键词：过渡金属氧化物；纳米；自上而下；自下而上

1、概述

过渡金属氧化物表现出丰富的价态和价电子构型，被广泛应用在半导体、催化、传感器、磁存储、发光材料、光电转化、太阳能、燃料电池、锂离子电池、超级电容器、生物传感、无机颜料、气敏、热电等领域[1-2]。

过渡金属氧化物纳米材料的制备方法横跨了液相、固相、气相三种相态，制备方法繁杂众多，本综述尝试按照新的分类体系进行分类综述，在过渡金属氧化物纳米材料制备方法领域中，其初衷就是按照人类的意愿去控制原子的排列，而实现这种意愿的手段无非通过将宏观的变为微观的纳米材料或者将更微观的原子等变为纳米材料，所以将过渡金属氧化物纳米材料的制备方法分为两大类，一为“自上而下（Top-Down）”，二为“自下而上（Bottom-up）”。“自上而下”是指将较大尺寸（从微米级到厘米级）的物质通过各种技术变小来制备所需的纳米结构，一般涉及物理反应。而“自下而上”是将原子、分子、纳米粒子等为基础单元构建纳米结构的方法，一般涉及化学反应。

2、“自上而下”

“自上而下”法往往包括：机械粉碎、高能球磨、固相煅烧、激光刻蚀、电化学等。具体来说：机械粉碎一般是将过渡金属氧化物颗粒或者大块固体进行破碎。虽然机械破碎法原理比较简单，但是仅通过机械力将其破碎成纳米尺寸是比较艰难的，因此该方法研究偏向于粉碎设备的研究，如胶体磨，纳米微粉机或称为纳米机。固相煅烧法按照是否发生化学反应可以分为固相直接煅烧法和固相化学反应法。固相直接煅烧法直接将盐（如柠檬酸铁，草酸铁）直接进行灼烧，得到过渡金属氧化物纳米粒子。固相化学反应法是通常将过渡金属盐与反应试剂混合，进行球磨、研磨或者混合加热[3]的方法产生化学反应得到前驱体，再进行煅烧分解得到过渡金属氧化物纳米材料。本领域常采用的反应试剂有氢氧化钠、氢氧化钾、草酸、碳酸钠、草酸钠、酒石酸、草酸氨、碳酸氢铵[4]。研究人员还采用了熔盐促进固相之间的传质，即盐辅助固相反应（SSGM）[5]，使用的盐一般为NaCl、KCl、KNO3[6]，二元混合盐如LiCl-KCl，多元混合熔盐如NaCl-KCl-AgCl3。激光脉冲沉积（pulsed-laserdeposition，PLD）是利用激光消融靶材，产生等离子体经过空间运输（羽辉），沉积在基片上，形成过渡金属氧化物。激光液相烧蚀法是指在液相介质中，利用激光对浸入介质中的金属靶材轰击，产生等离子体然后与液相物质发生反应，进而生产过渡金属氧化物纳米材料。而采用的液相介质有水、PVP溶液、十二烷基磺酸钠（SDS）溶液。电化学沉积法也可称为阴极还原法，往往采用三电极体系，包括：工作电极（过渡金属），辅助电极（铂片等），参比电极（饱和甘汞电极），以过渡金属盐为电解液，沉积制备过渡金属氧化物薄膜。近年来，离子液体作为电解液的电沉积方法得到兴起，离子液体可以电沉积一些在水溶液中无法电沉积得到的材料，如钛、锗等；离子液体中离子扩散比较慢，容易得到纳米级的粒子；离子液体在电沉积过程中可以避免阴极气体的析出对材料性能的影响。

3、“自下而上”

“自下而上”法往往包括液相和气相法，如：化学沉淀前驱体煅烧、水热溶剂热、溶胶凝胶、微乳液、模板法，自蔓延燃烧法、静电纺丝法、化学气相沉积等。

化学沉淀前驱体热分解一般是利用过渡金属盐与沉淀剂（如OH-，CO32-，S2-等）反应后，形成不溶的前驱体沉淀，分解后即成为对应的过渡金属氧化物。其可分为直接沉淀法，水解沉淀法，共沉淀法以及均匀沉淀法。水热法中，由于处于高温高压状态，溶剂水处于临界或超临界状态，反应活性提高，高压下，绝大多数反应物均能完全（或部分）溶解于水，可使反应在接近均相中进行，从而加快反应的进行。可以制备纳米粉体、无机功能薄膜、单晶、特殊形貌等各种形态的材料。按照使用的模板可以分为无模板、软硬模板、生物模板和离子液体。溶膠凝胶法基本流程为，将金属盐进行水解、聚合，形成金属盐溶液或溶胶，然后将溶胶均匀涂覆于基板上形成干凝胶膜，最后进行干燥、固化及热处理即可得到产品。溶胶-凝胶法可以用于制备纳米薄膜、超细或球形粉体、多微孔无机膜、多孔气凝胶材料、复合功能材料等。微乳液法是一般是将油相分布在水相中，形成水包油（O/W）微乳液。根据使用的表面活性剂与水相和油相的总数，又称为三元，四元微乳液体系。常用的油相为醇类，非极性的烷烃，甲基丙烯酸甲酯[7]，甲苯，在后来的研究中还采用了助表面活性剂-正辛醇，丙烯酸，来提高产品分散性。反相微乳液是指水相分散在油相中，形成油包水（W/O）微乳液。以有机物为反应物的燃烧合成可以合成许多用常规物理和方法难以得到的超细粉体，该方法利用有机盐凝胶或有机盐与金属硝酸盐的凝胶在加热时会发生强烈的氧化还原反应，燃烧产生大量的气体，可自我维持，并生成氧化物粉末。静电纺丝法是利用聚合物溶液或熔体与过渡金属盐混合，静电纺丝成纤维后，经热处理得到过渡金属氧化物，且比较适宜制备一维纳米结构。常用的聚合物有聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯腈（PAN）、醋酸纤维素（CA）、聚乳酸（PLA）等[8]。

4、总结

本综述主要从“自上而下”和“自下而上”的方法进行了分析，其中化学沉淀前驱体热分解法是应用较广泛的，制备产物也由最初的粉体逐步发展到一维，二维甚至多维产品上。水热溶剂热法是经历了较长时间的发展，现在仍然方兴未艾。而气相沉积法仍然较适宜制备纳米阵列产品，纳米阵列产品在发光二极管、纳米发电机、染料敏华太阳能电池、紫外探测器和气体传感器等领域具有重要应用，高质量的一维纳米阵列是提高器件性能的决定因素。随着纳米材料的发展，单一的方法势必不能满足其越来越多元化的要求，这就出现了多种方法复合使用的制备方法，而这种趋势必然是以后的过渡金属氧化物纳米材料制备方法的发展趋势，相信随着研究的不断深入，必将研制出性能更加优越的过渡金属氧化物纳米材料，更好地发挥其在众多领域的独特作用，并充分实现工业化大规模的生产与应用。

参考文献： 

[1]霍子杨.过渡金属氧化物纳米结构的调控合成、组装及其性能研究[D].北京：清华大学，2009 

[2]吕派.第四周期过渡金属氧化物的结构控制合成研究[D].大连：大连理工大学，2012 

[3]刘建本.气-固相化学反应制备纳米氧化锌[J].精细化工中间体，2002，32（5）：26-28 

[4]李东升.室温固相合成前体法制备纳米CuO粉体[J].功能材料，2006，38（3）：723-727 

金属纳米材料的应用范文第3篇

纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级（1-100nm）的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。本文就纳米材料修饰电极在电分析中的应用进行了探讨。

【关键词】纳米材料 修饰电极 应用

1 引言

纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级（1-100nm）的材料，具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等与本体材料不同的性质。

小尺寸效应表现为表面原子周围缺少相邻的原子，导致有许多悬空键，出现了不饱和的性质，因而随着纳米粒子中表面原子数的增加而出现活性表面。另外，具有较大比表面积的纳米电极材料（例如纳米颗粒、纳米孔、纳米线等），有利于离子吸附、增加电极的有效反应面积，将其引入电化学中，可以大大提高修饰电极的灵敏度、重现性和稳定性等，这使得纳米材料以及其复合材料修饰电极成为一大研究热点。

2 纳米材料修饰电极表征及测定方法

电化学方法具有灵敏度高、快捷方便、操作简单等优点，常用的方法有循环伏安法、电化学交流阻抗、示差脉冲伏安法等。

2.1 循环伏安法

循环伏安法是最受欢迎的一种电化学方法。当纳米材料修饰电极薄膜形成以后，让其在探针离子中进行循环伏安扫描，通过循环伏安曲线电化学信号的变化来判断修饰膜的电化学性质。由于Fe（CN）63?/4?具有灵敏的氧化还原性质，所以经常作为探针离子。

2.2 交流阻抗法

电化学交流阻抗技术通常用来表征修饰剂膜表面的电子传递行为，而且是获得电极反应动力学参数的有效手段。用交流阻抗技术不仅可以研究膜自身的电阻特性，也可以研究其对溶液和基底间电子传递的阻碍作用。

2.3 示差脉冲伏安法

在线性扫描伏安法的线性电位上再加上一个重复脉冲电压信号，解决了电极的背景电流大，氧化还原物质覆盖度较小给检测和研究电极表面修饰物带来困难等问题。根据检测物质不同的加入量与示差脉冲伏安法电流信号的关系来对未知样品进行定量检测。

3 金属氧化物纳米材料在修饰电极中的应用

金属氧化物纳米材料有高的比表面积和高的活性，所以它对外界的环境很敏感，环境的变化会引起表面电子运输的变化。利用这种特性，可研制出响应速度快、灵敏度高以及选择性好的各种电化学修饰电极。采用多种合成方法制备出不同形态的金属氧化物纳米材料，制备的修饰电极可用于环境、食品以及医疗等方面的检测。

3.1 修饰电极在环境监测方面的运用

已报道的金属氧化物纳米材料如Co3O4、SiO2、Fe3O4、 SiO2CAl2O3、α-Fe2O3、介孔MgO 纳米片以及Bi2O3纳米粒子等用于环境中Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子的检测。除了水体中的重金属离子检测研究之外，修饰电极还用于邻苯二酚、苯酚等有机物和一氧化氮、二氧化氮等有害气体的检测。

3.2 修饰电极在食品检测方面的运用

近年来，由于环境污染、农兽药物残留超标、添加剂滥用等因素带来的食品安全问题引起人们的广泛关注。化学修饰电极作为一种安全、可靠的检测技术得到迅速发展。

Pardo等制备了用乙酰胆碱酶标记的CdS纳米粒子修饰电极对酶抑制剂进行检测，灵敏度高。Du等在MWCNTs表面沉积金纳米颗粒，与固定有酶的CdTe量子点结合，制备的修饰电极检测甲基对硫磷，检出限为1.0 μg /L。瞿万云等用纳米WO3制备碳糊电极检测食品中的苏丹红Ⅰ，发现纳米WO3修饰电极明显提高了苏丹红Ⅰ的氧化峰电流，线性范围宽，检出限低，也可用于辣椒及番茄酱等食品中苏丹红Ⅰ的检测。

廉园园等制备了CeO2修饰的碳糊电极对环境激素双酚A进行了检测，据此建立了塑料样品中BPA的线性扫描伏安法。Yu等制备了壳聚糖和Fe3O4复合材料修饰电极，用于双酚A的检测。Yin等将PAMAM-Fe3O4复合材料修饰电极用于牛奶中双酚A的检测，有一定的实际意义。

3.3 修饰电极在医疗方面的运用

由于具有快速、准确的优良性能，修饰电极也广泛应用于生物医学上，例如葡萄糖、胆固醇、多巴胺等生物大分子的检测。Junjie Fei等用二氧化钛修饰电极对痕量阿红霉素进行了测定，并消除了尿酸、抗坏血酸、黄嘌呤等小生物分子的干扰，方法灵敏度高，电极稳定性好。Huanshun Yin等用纳米三氧化二铁与石墨烯和壳聚糖结合修饰玻碳电极对鸟嘌呤进行了循环伏安测定，线性范围宽、稳定性好。

4 碳纳米材料在修饰电极中的应用

除了金属氧化物修饰电极外，新型碳纳米材料（碳纳米管、碳纳米纤维以及石墨烯等）也是修饰电极材料的研究重点。大的比表面积、高的电导率及表面反应活性等导致碳纳米材料吸附能力增强、表面的活性位点增加、催化效率提高。

Salimi等制备了吸附过氧化氢酶的MWCNTs修饰电极，结果表明此修饰电极对氧和过氧化氢的还原表现出显著的电催化活性。Fangxin Hu用石墨烯-多壁碳纳米管（RGOCMWNTs）混合材料修饰电极对邻苯二酚（CC）、对苯二酚（HQ）、对甲苯酚（PC）以及亚硝酸盐（NO2-）同时进行检测，循环伏安图中出现了四个明显的分离峰，线性范围分别为5.5C540.0 μM、8.0C391.0 μM、5.0C430.0μM 和75.0C6060.0 μM。

Cun Wang等以非共价键的Fe（III）-卟啉改性后功能化的碳纳米管为修饰剂，能同时对抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）、尿酸（UA）以及亚硝酸盐（NO2-）进行检测，并用标准加入法对尿道、血清等样品进行检测，结果令人满意。

5 结语

纳米材料的优良特性决定了其在修饰电极方面的广泛应用，尤其是碳纳米管及金属纳米材料。因此碳材料及金属纳米复合材料通常用于多物质的同时检测，电极稳定性好、灵敏度高。本文就纳米材料修饰电极在电分析中的应用进行了探讨。

参考文献

[1]王亚珍，陈飞，吴天奎.nano-TiO2修饰金电极对 NO2-的电化学检测[J].江汉大学学报：自然科学版，2005，33（4）：26-28.

金属纳米材料的应用范文第4篇

1基本类别

在自然界中，碳元素与人类的生活息息相关，它具有多种电子轨道特点，在化学研究中，我们知道碳是单一元素，它可以形成金刚石，石墨，纳米管等等。而碳纳米材料中最多成分就是碳元素。碳纳米材料是由许多直径小于100纳米的碳材料组成，即由许多小型碳原子和其它类型原子形成，碳纳米材料中对应的孔为纳米孔。因为它多种不同的特点，则三种不同种类如下。针对碳纳米管来说，它属于一种管体，它是由石墨片形成的，所以它可以分为单壁，多壁、双壁三种类型。碳纳米管的优势是：它的纯度提取方式十分简略；且纳米管的纯度高；它的价格比较低廉。相反的，它相应的缺陷为：制作过程中对相关设备的应用要求很高；纳米管之间的对接比较复杂；它的功率消耗比较大。针对纤维型纳米来说，碳纳米纤维的质量密度大于钢的质量密度，同时也小于铝的质量密度，其重量是铁的十几倍，所以碳纳米纤维具有许多的优点，分别为：强力非常大；其化学性质十分稳定；其耐腐蚀性能好；能抵御较强的辐射；具有除臭的性能等等。同时，它也有少许缺陷，如：初期设计成本十分高；纤维型纳米的研究应用范围不多。纳米碳球依据不同尺寸分为三种类型。当纳米碳球直径大于2纳米且小于20纳米时，它的石墨层属于封闭状态，如C70，C60等等；当纳米碳球直径大于50纳米且小于1微米时，这时纳米碳球均属于未完全石墨化的碳球；当纳米碳球直径大于51微米时，纳米碳球属于碳微球状态。其次，也可以根据结构层次划分，例如多孔型碳球、空心类碳球等等。

2主要应用

由于新型碳纳米材料具有较高的比表面积和良好的融合性，所以新型碳纳米材料可以被用于电化学研究中。在电化学研究领域，研究最广泛的就属于生物传感器，由于新型碳纳米材料具有较强的活动性和吸附性，所以碳纳米材料适合生物传感器的研究。其运用介绍如下。相关研究表明，一些生物小分子的生物活性可以由碳纳米材料增强，因为碳纳米材料可以促进小分子中酶的相关活性，也可以增强小分子中DAN的吸附能力。新型纳米管可以作为一个小型载体，其作用是负载一些金属颗粒和相关类型的酶，且金属必须具有良好的导电性能。由于碳纳米材料的不同特性，所以电化学传感器可以分为三种类型，分别如下。

(1)新型碳纳米材料承载酶一些研究者用添加氮的碳纳米材料来承载相关溶液中的一些液体浓度；也有人将纳米材料固定在电极的一端，使用相关的链接酶作用在碳纳米材料的另外一端，从而碳纳米材料作为一个中间部分，形成了电极与酶的电化学反应。

(2)碳纳米材料承载物质与纳米颗粒之间的融合新型碳纳米材料具有良好的导电性能，且它是一个很好的承载体，所以将纳米材料和相关催化剂融合是一个不错的创新，有研究者用新型碳纳米材料结合铂来检测不同类型的激素；也有研究者将纳米材料和聚苯胺结合后，将其结合体作为测量化学中亚硝酸盐的相关浓度问题。

(3)碳纳米可用作相关电极的质料由于新型碳纳米材料具有非常好的电催化性，所以用来制作电化学传感器是非常合适的。例如，相关研究人员用碳纳米材料来检测电极溶液水中相关元素的含量问题；在另一方面，也可以利用碳纳米材料来检测相关的细胞色素问题。可以总结出，电化学传感器由碳纳米材料制作成，所以电化学传感器属于新一类的检测类装备，而且电化学传感器属于体积小，操作十分简单的一类设备。但是，碳纳米材料在电化学传感器上的应用时间不长，它只是构成传感器的基础部分，为了使电化学传感器的功能更加稳定安全，我们需要做到几点，将纳米材料不断的优化改进，此外，我们还需要不断发掘更多的碳纳米材料，然后和已存在的碳纳米材料进行对比和结合，再次应用到传感器的改进中。

3结语

金属纳米材料的应用范文第5篇

【关键词】纳米材料 微纳米技术 汽车工业 应用 发展

1 纳米材料与微纳米技术

纳米（nanometer）并不是一种物质，它是一个尺寸的度量，与米、厘米、毫米一样，1个纳米等于百万分之一毫米，本身没有物理内涵。20世纪80年代，纳米级颗粒的出现，产生了纳米材料以及后来的微纳米科技。

1.1 纳米材料

以“纳米”命名的颗粒，其尺寸在1nm-100nm范围内。最早的纳米材料是由纳米颗粒、纳米膜以及固体组成，它是一种单元物质。广义上说，纳米材料指在三维立体空间中其有一维或多维处于纳米尺度范围作为基本构成的单元物质。大多数纳米粒子为理想单晶态，与原子和结晶体都不同。

1.2 微纳米技术

纳米技术指研究纳米尺度范围物质的结构、特性和相互作用，以及利用这些特性制造具有特定功能产品的技术[2]。最早提出纳米技术概念是在1959年，由美国著名物理学家理查德・费曼在题为《空间之尽头仍然很大》的开创性发言中提出的，发展的源动力来自20世纪80、90年代仪器设备领域的关键发明。

2 纳米材料与技术在汽车工业上的应用

任何一门科技决不是一种孤立的科学技术，纳米科技不仅如此，较其他科技而言，它涉足的领域更为宽广。近几年来，电子学、生物学、材料学、生物科学、医学、机械工业、环保、汽车、国防都有它的足迹，并且成果累累。尤其在汽车工业领域，纳米科技正日益成为旧科技的汇合点和新科技的孵化器。

2.1 纳米材料与汽车的发展

纳米材料在汽车生产制造上的使用广泛，几乎可应用在汽车的任何部位，内部的内装，外部的车身，动力系统，传动系统，行驶系统。材料种类繁多，有纳米塑料、纳米陶瓷、纳米剂、纳米催化剂、纳米涂料、纳米液体膜、纳米橡胶等几乎包罗了汽车的所有零部件。比如纳米材料科可强化车身钢板结构；纳米涂料可以让车漆色泽光亮、耐蚀以及耐磨；纳米粒子可以使内装更清洁、健康；纳米金属作为排气系统的触媒，可以获得刚好的转换效果。以上材料具备超强的物理性能，对于汽车的安全、轻质、环保等有很大的帮助。同时，对轻量化车身，减少使用成本，净化尾气排放，降低燃油消耗，延长使用寿命具有十分重要的意义。

2.2 减小汽车零部件损耗

机械零部件使用时间长，容易出现磨损、疲劳和腐蚀，磨损造成的经济损失十分巨大。纳米剂利用纳米离子的良好摩擦性，将粒子采取恰当的方式与油液混合，形成悬浮液后通过吸附、游离和扩散等形式产生保护膜。它不对其他车用油剂产生不良作用，是纯石油产品。

纳米剂与高级油或固定添加剂相比，在重载和高温条件下，可以最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长，从而大幅度地降低摩擦和磨损。现代汽车在发动机曲轴轴承和气缸壁等部位应用较多。

2.3 降低尾气污染，净化空气

大气污染是当今世界各国共同面临的重点议题，超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物在大气中扩散蔓延，严重影响人类身体健康。碳纳米管、纳米汽油等新纳米材料和纳米技术的应用能有效缓解并解决产生有害气体的污染问题。

纳米汽油是一种将纳米微粒通过纳米技术制备的一种汽油微乳化剂，用它来替代工业生产中使用的汽油、柴油，能够改善燃料品质，促进油液燃烧。此外，通过活性炭为载体、纳米粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，具有极强的电子得失能力和氧化还原性，所以它能够氧化一氧化碳并且还原氮氧化物，最终转化为一二氧化碳和氮气，对人体没有任何伤害。因此，降低了汽车尾气污染，同时净化了空气。

结语

“十二五规划”对于我国未来汽车工业和汽车技术指明了发展方向，我国汽车工业与国外的竞争，核心和本质是技术水平的竞争。充分利用高新技术，使新型汽车向轻量化、低能耗、低排放、高效能的方向发展，优化汽车产品设计、制造工艺、拓展营销等。同时建立以纳米技术为主导的新兴产业基地，并形成自主知识产权，树立发展以纳米技术促进产业结构调整，推进产业升级的主要指导思想，从而有序推动我国汽车工业健康、快速、高效发展。

参考文献

[1]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构.科学出版社，2001.

[2]曹新，赵振华.纳米科技时代.经济科学出版社，2001.

[3]Charles.M.Lieber.令人惊讶的纳米电路.Scientific American，2001.12.