貴金屬納米材料

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　　貴金屬納米材料是指運用納米技術開發和生產貴金屬製品,得到尺寸在100nm以下(或含有相應尺寸納米相)的含有貴金屬的新材料。

　　由於納米材料尺寸小，因而具有很高的錶面能與化學活性，且具有很多特殊的功能性。與納米材料一樣，貴金屬納米材料也具有一系列特殊的物理、化學性質。

　　1.特殊的物理性質

　　(1)熔點下降。貴金屬納米材料熔點較常規貴金屬材料明顯降低，這是由於納米微粒比錶面積大，錶面能及界面能高，熔化時所需內能較小，因而使熔點下降。銀、金及鉑族金屬納米顆粒均是如此。

　　(2)定壓比熱容增大。研究發現在150K～300K溫度下，納米鈀晶體(30nm)的定壓比熱容比多晶鈀大5％，且隨著粒度的降低，材料的定壓比熱容不斷增大。

　　(3)熱膨脹繫數增大。退火態銀納米粉末壓制體(平均粒度為25nm)在373K以下主要表現為由原子的非簡諧振動引起的真空膨脹，但在373K以上出現不可逆膨脹。在373K～433K範圍內，納米固體銀(25nm)平均熱膨脹繫數比多晶缸大，分另U為2．15×10 ^{− 5}K ^{− 1}和1．92×10 ^{− 5}K ^{− 1}。

　　(4)比電阻升高。納米晶材料的電阻與其尺寸有一定關係，尺寸減少對其電阻將產生明顯的影響。研究表明，10nm～25nm的鈀微粒其比電阻比常規鈀材料高，且隨著溫度的升高這種差別亦相應增大。

　　(5)對光的反射率降低。由於所有的貴金屬納米顆粒均呈現黑色，對光的反射率極低。如納米鉑對光的反射率僅為1％，納米金對光的反射率也小於1O％。

　　2.優異的化學性質

　　由於貴金屬納米微粒具有更大的比錶面積、更高的錶面能和高的錶面晶體缺陷，因而其具有優異的催化活性和選擇性。如負載在聚乙烯吡咯銅的鈀膠體(1．8nm)，其催化活性比—般的鈀催化劑高2倍～3倍。

　　3.良好的生物特性

　　鉑族金屬化合物具有生物活性，如將它們製成納米微粒，在溶解度提高(水溶和脂溶)的同時，其生物利用率也相應提高。

　　1.催化劑

　　貴金屬材料本身就具有優良的催化活性，如果再將其製成納米顆粒，比錶面積大大增加(1gPt納米顆粒比錶面積有2個足球場大)，且有豐富懸空鍵，因此是活性更高、選擇性好的催化劑。

　　貴金屬納米催化劑包括貴金屬納米顆粒催化劑和負載型貴金屬納米催化劑，目前已成功應用於高分子、高聚物的加氫反應上，尤其是後者應用更多明。稀土氧化物加貴金屬納米顆粒凈化汽車尾氣，取得了明顯的效果。因此，貴金屬納米催化劑在環境保護(汽車尾氣凈化和污水處理)中將會得到更廣泛應用。

　　2.衛生、醫用

　　(1)抗菌。銀的抗菌作用已為人們所知，將銀製成納米顆粒會更充分地發揮其抗菌作用，應用領域也會不斷擴大。國內外已成功地研製出納米載銀材料。這種材料銀顆粒直徑大約90nm，銀含量為3．4％，在1223K高溫下，對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性類細菌有明顯抑製作用，將這類顆粒均勻分佈於紙張、纖維、木材和塑料中，將使這些材料具有殺菌消毒的作用，其應用十分廣泛。因此，可以說，載銀納米材料將是第一個實現大規模市場應用的貴金屬納米材料。

　　(2)醫用。具有生物活性的貴金屬化合物，製成納米材料後，其利用率大大提高。將貴金屬納米藥物充填於納米微管中，具有緩釋作用。利用這些特點，國外已有人設想製造順鉑的納米顆粒，並且將該納米顆粒填人納米微管中，如獲成功，將使鉑族金屬抗癌藥物的應用取得重大突破。納米藥物可通過皮膚直接吸收而無需註射，這將給藥物製劑工業帶來革命性的變革。銀離子有很強穿透皮膚的能力，金也具有一定程度的穿透皮膚能力，因此把現在用於抗菌、消炎的銀藥物和用於治療類風濕關節炎的金藥物製成納米粉末，並將其負載於生物膜上做成可透皮吸收的外用藥，將可在不改變療效的基礎上大大地降低藥物副作用。

　　3.儲氫

　　鉑、鈀具有很強的以金屬氫化物形式儲氫的能力，納米鉑族金屬管有很高的比錶面積，是很理想的儲氫材料。

　　4.感測材料

　　納米微粒對環境中的熱、光、濕度和溫度極為敏感，因此感測器是納米顆粒最有前途的應用領域之一。納米鉑載於Al_20_3粉末上，可用在可燃氣體感測器中。鈀、釕膠體或由它們的納米粉製成的漿料在溫度、濕度感測器中也有重要的應用。

　　5.光學材料

　　(1)紅外反射膜材料用真空蒸鍍法製成的Au、Ag及Cu金屬薄膜，以及TiO₂/Ag／TiO₂製成的多層干涉膜，均為良好的納米紅外反射膜材料。

　　(2)光轉換材料。Pd／Y、Pd／La納米複合膜已成功用作光轉換材料。

　　(3)光開關材料。Ag/玻璃納米複合膜，可用於光開關器件中。