贵金属纳米材料

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　　贵金属纳米材料是指运用纳米技术开发和生产贵金属制品,得到尺寸在100nm以下(或含有相应尺寸纳米相)的含有贵金属的新材料。

　　由于纳米材料尺寸小，因而具有很高的表面能与化学活性，且具有很多特殊的功能性。与纳米材料一样，贵金属纳米材料也具有一系列特殊的物理、化学性质。

　　1.特殊的物理性质

　　(1)熔点下降。贵金属纳米材料熔点较常规贵金属材料明显降低，这是由于纳米微粒比表面积大，表面能及界面能高，熔化时所需内能较小，因而使熔点下降。银、金及铂族金属纳米颗粒均是如此。

　　(2)定压比热容增大。研究发现在150K～300K温度下，纳米钯晶体(30nm)的定压比热容比多晶钯大5％，且随着粒度的降低，材料的定压比热容不断增大。

　　(3)热膨胀系数增大。退火态银纳米粉末压制体(平均粒度为25nm)在373K以下主要表现为由原子的非简谐振动引起的真空膨胀，但在373K以上出现不可逆膨胀。在373K～433K范围内，纳米固体银(25nm)平均热膨胀系数比多晶缸大，分另U为2．15×10 ^{− 5}K ^{− 1}和1．92×10 ^{− 5}K ^{− 1}。

　　(4)比电阻升高。纳米晶材料的电阻与其尺寸有一定关系，尺寸减少对其电阻将产生明显的影响。研究表明，10nm～25nm的钯微粒其比电阻比常规钯材料高，且随着温度的升高这种差别亦相应增大。

　　(5)对光的反射率降低。由于所有的贵金属纳米颗粒均呈现黑色，对光的反射率极低。如纳米铂对光的反射率仅为1％，纳米金对光的反射率也小于1O％。

　　2.优异的化学性质

　　由于贵金属纳米微粒具有更大的比表面积、更高的表面能和高的表面晶体缺陷，因而其具有优异的催化活性和选择性。如负载在聚乙烯吡咯铜的钯胶体(1．8nm)，其催化活性比—般的钯催化剂高2倍～3倍。

　　3.良好的生物特性

　　铂族金属化合物具有生物活性，如将它们制成纳米微粒，在溶解度提高(水溶和脂溶)的同时，其生物利用率也相应提高。

　　1.催化剂

　　贵金属材料本身就具有优良的催化活性，如果再将其制成纳米颗粒，比表面积大大增加(1gPt纳米颗粒比表面积有2个足球场大)，且有丰富悬空键，因此是活性更高、选择性好的催化剂。

　　贵金属纳米催化剂包括贵金属纳米颗粒催化剂和负载型贵金属纳米催化剂，目前已成功应用于高分子、高聚物的加氢反应上，尤其是后者应用更多明。稀土氧化物加贵金属纳米颗粒净化汽车尾气，取得了明显的效果。因此，贵金属纳米催化剂在环境保护(汽车尾气净化和污水处理)中将会得到更广泛应用。

　　2.卫生、医用

　　(1)抗菌。银的抗菌作用已为人们所知，将银制成纳米颗粒会更充分地发挥其抗菌作用，应用领域也会不断扩大。国内外已成功地研制出纳米载银材料。这种材料银颗粒直径大约90nm，银含量为3．4％，在1223K高温下，对革兰氏阳性和革兰氏阴性类细菌有明显抑制作用，将这类颗粒均匀分布于纸张、纤维、木材和塑料中，将使这些材料具有杀菌消毒的作用，其应用十分广泛。因此，可以说，载银纳米材料将是第一个实现大规模市场应用的贵金属纳米材料。

　　(2)医用。具有生物活性的贵金属化合物，制成纳米材料后，其利用率大大提高。将贵金属纳米药物充填于纳米微管中，具有缓释作用。利用这些特点，国外已有人设想制造顺铂的纳米颗粒，并且将该纳米颗粒填人纳米微管中，如获成功，将使铂族金属抗癌药物的应用取得重大突破。纳米药物可通过皮肤直接吸收而无需注射，这将给药物制剂工业带来革命性的变革。银离子有很强穿透皮肤的能力，金也具有一定程度的穿透皮肤能力，因此把现在用于抗菌、消炎的银药物和用于治疗类风湿关节炎的金药物制成纳米粉末，并将其负载于生物膜上做成可透皮吸收的外用药，将可在不改变疗效的基础上大大地降低药物副作用。

　　3.储氢

　　铂、钯具有很强的以金属氢化物形式储氢的能力，纳米铂族金属管有很高的比表面积，是很理想的储氢材料。

　　4.传感材料

　　纳米微粒对环境中的热、光、湿度和温度极为敏感，因此传感器是纳米颗粒最有前途的应用领域之一。纳米铂载于Al_20_3粉末上，可用在可燃气体传感器中。钯、钌胶体或由它们的纳米粉制成的浆料在温度、湿度传感器中也有重要的应用。

　　5.光学材料

　　(1)红外反射膜材料用真空蒸镀法制成的Au、Ag及Cu金属薄膜，以及TiO₂/Ag／TiO₂制成的多层干涉膜，均为良好的纳米红外反射膜材料。

　　(2)光转换材料。Pd／Y、Pd／La纳米复合膜已成功用作光转换材料。

　　(3)光开关材料。Ag/玻璃纳米复合膜，可用于光开关器件中。