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內容簡介

　　《納米科學與技術：環境納米科學與技術》係統介紹瞭環境納米科學與技術的主要研究內容和成果，包括環境功能納米材料的製備、錶徵和分析測定方法，納米材料和技術在環境汙染物分析測定、吸附去除與催化降解中的應用，以及納米材料在環境中的遷移轉化、環境效應與安全性評價等。

目錄

《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 環境功能納米材料的製備
1.1 引言
1.2 環境功能納米材料的製備技術
1.2.1 氣相法
1.2.2 液相法
1.2.3 固相法
1.2.4 其他方法
1.3 環境功能納米材料的功能化
1.3.1 環境納米吸附材料的功能化
1.3.2 環境納米催化材料的功能化
1.3.3 環境納米分離分析材料的功能化
1.3.0環境納米傳感材料的功能化
參考文獻

第2章 納米材料的錶徵和分析測定
2.1 引言
2.2 納米材料的定性錶徵與定量
2.2.1 顆粒形貌錶徵
2.2.2 顆粒錶麵錶徵
2.2.3 晶體結構與微環境
2.2.0顆粒組成
2.2.5 顆粒濃度
2.3 環境和生物介質中納米材料的分離富集
2.3.1 液液萃取
2.3.2 固相萃取
2.3.3 濁點萃取
2.3.0場流分級技術
2.3.5 尺寸排阻色譜技術
2.3.6 電泳技術
2.3.7 密度梯度離心技術
2.3.8 其他分離方法
2.4 結論與展望
參考文獻

第3章 納米材料在汙染物吸附去除中的應用
3.1 引言
3.2 吸附過程與原理
3.2.1 吸附的基本原理
3.2.2 吸附的過程與模型
3.3 納米吸附材料及特性
3.3.1 常用的納米吸附材料
3.3.2 納米材料的吸附特性
3.4 納米材料吸附去除水中有機汙染物
3.4.1 吸附機理
3.4.2 吸附動力學過程
3.4.3 吸附熱力學過程
3.4.4 影響因素
3.5 納米材料吸附去除水中重金屬離子
3.5.1 吸附機理
3.5.2 吸附動力學過程
3.5.3 吸附熱力學過程
3.5.4 影響因素
3.6 納米材料吸附去除水中無機陰離子
3.6.1 吸附機理
3.6.2 吸附動力學過程
3.6.3 吸附熱力學過程
3.6.4 影響因素
3.7 納米材料在吸附處理工程中應用的設計原則和要求
3.7.1 吸附處理單元的設計原則
3.7.2 納米吸附材料的固液分離要求
3.7.3 納米吸附材料的再生技術要求
參考文獻

第4章 納米材料在水環境汙染物催化降解中的應用
4.1 引言
4.2 納米電催化材料
4.2.1 納米貴金屬
4.2.2 貴金屬復閤納米碳材料
4.2.3 納米碳材料
4.2.4 納米金屬氧化物
4.2.5 納米聚閤物
4.2.6 納米電催化在水汙染控製中的潛在應用
4.3 納米光催化材料
4.3.1 納米異質結材料
4.3.2 光子晶體
4.3.3 等離子共振材料
4.3.4 高活性晶麵優勢暴露材料
4.3.5 金屬有機框架光催化材料
4.3.6 無金屬可見光響應納米光催化材料
4.3.7 納米光催化在水汙染控製中的潛在應用
4.4 納米鋪催化材料
4.4.1 納米金屬氧化物
4.4.2 納米碳材料
4.4.3 介孔載體及介孔催化劑
參考文獻

第5章 納米技術在環境分析中的應用
5.1 引言
5.2 納雜術在環境樣品前處理中的應用
5.2.1 碳納米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.2 金屬氧化物納米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.3 聚閤物納米材料固相萃取和固相微萃取
5.2.4 金屬納米材料固相萃取
5.3 納雜術在分離分析中的應用
5.3.1 納米技術在色譜分離分析中的應用
5.3.2 納米技術在毛細管電泳和開管柱電色譜中的應用
5.3.3 納米技術在微流控芯片毛細管電泳中的應用
5.4 納米傳感技術在環境分析中的應用
5.4.1 碳納米米料傳賺術
5.4.2 金屬納米材料傳感技術
5.4.3 矽基納米材料傳感技術
5.4.4 半導體量子點傳感技術
5.5 總結
參考文獻

第6章 納米材料在環境中的轉化
6.1 引言
6.2 人工納米材料的使用與環境釋放
6.3 環境介質中納米材料的遷移與分布
6.4 環境介質中納米材料的轉化
6.4.1 物理轉化
6.4.2 化學轉化
6.4.3 生物轉化
6.5 典型納米材料在環境中的轉化行為
6.5.1 納米銀
6.5.2 零價納米鐵
6.5.3 金屬氧化物納米材料
6.5.4 碳納米材料
6.6 問題與展望
參考文獻

第7章 人工納米材料的環境效應與安全性評價
7.1 納米材料的毒性效應與安全性
7.1.1 納米材料的暴露與毒性
7.1.2 納米材料的跨膜運輸
7.1.3 納米材料與生物大分子的相互作用
7.1.4 納米材料的生物降解
7.1.5 納米材料的毒性效應
7.1.6 影響納米材料毒性的因素
7.1.7 納米材料的毒性作用機製
7.2 納米材料的環境與生態效應
7.2.1 生物對環境中納米材料的攝取、積纍與毒性
7.2.2 納米粒子的食物鏈傳遞
7.2.3 納米材料的生物有效性
7.2.4 納米材料的生態毒理學效應
參考文獻
索引

精彩書摘

　　《納米科學與技術：環境納米科學與技術》：
　　第1章 環境功能納米材料的製備
　　環境功能納米材料是指三維空間中至少有一維處於納米尺寸（1～100nm）範圍，或者由它們作為基本單元構成的具有應用於環境領域所需的特殊性能如光電催化、吸附、萃取分離等的材料。納米材料研究的快速發展為解決環境所麵臨的各種問題提供瞭很好的理論基礎和技術支持，將功能化納米材料應用到環境保護和環境治理領域，改進或研究齣全新的大氣汙染、水汙染和固體廢棄物汙染的預防和治理方法，提高功能納米材料的對環境汙染物的吸附、催化降解和轉化、傳感、分離分析等性能，是環境領域發展的重要方嚮。以獨特性能和高效穩定為牽引的環境功能納米材料研究，把納米材料研究推嚮瞭一個新高度和新層次。納米材料與環境等領域的聯係又推動著納米材料研究的進展。
　　1.1引言
　　自從1984年德國的Gleiter教授研究報道瞭用惰性氣體凝聚法成功製備齣純物質的納米晶材料，納米材料的製備方法便發展開來。隨著納米材料製備技術的不斷革新，以納米材料為基礎的納米科技得到瞭快速發展，功能納米材料的製備已由隨機性生長到可控性生長，從無序到有序，人們可以按照需要設計和閤成齣有實用價值的功能納米材料，將其應用到環境等領域。納米技術被認為是21世紀最有發展前途的新技術之一。材料尺寸在納米水平時，晶界數量會大幅增加，這是由於此尺寸下界麵原子比例較大，且原子排列也互不相同。納米材料具有不同於普通材料的光、電、磁、熱等性能。高濃度晶界和晶界原子的特殊結構使得材料的力學性能、介電性、磁性、超導性、光學、熱力學特性既和單個原子不同，又有彆於宏觀塊體材料，這使納米材料錶現齣許多新的性能，比如錶麵效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應、體積效應、介電限域效應和量子限域效應等。這些優異的性能和其獨特的結構使得功能納米材料逐漸應用到環境領域並將其提高到一個全新水平。
　　由於近幾年納米材料在環境領域的逐步應用及潛在的應用前景，環境功能納米材料越來越引起瞭國內外的關注。功能納米材料按照維數可劃分為零維、一維、二維和三維納米材料。零維納米材料被稱為量子點，是指在空間三維方嚮均為納米尺度的原子團簇或顆粒等，在三個維度上與電子德布羅意波的波長或電子的平均自由程相當甚至更小，從而電子或載流子在三個維度上都受到約束，不能自由運動，即電子在三個維度上的能量都已經量子化；一維納米材料被稱為量子綫，是指在空間有二維為納米尺度，如納米綫、納米棒、納米管等，電子在兩個維度上的運動受約束，僅在一個維度上能夠自由運動；二維納米材料被稱為量子麵，是指在空間中有一維在納米尺度，如具有層狀結構的納米帶、納米薄膜、納米片等，電子在一個維度上的運動受約束，能在其餘兩個維度上自由運動；三維納米材料是指具有納米結構的晶粒尺寸至少有一個方嚮在納米範圍內的塊體材料。其中環境功能納米材料以一維納米材料和二維納米材料居多。
　　通過控製環境功能納米材料的製備和組裝過程，可以有效地調節其性能，從而更有效地滿足環境各個領域的需求。開展用納米材料治理環境汙染的基礎技術和原理研究，不僅會為我們解決環境汙染問題提供新工具，而且還有助於人們以環境友好的方式設計、生産、使用、循環和處置納米材料，避免納米材料的負麵環境影響。
　　1.2環境功能納米材料的製備技術
　　隨著經濟和社會的發展，由廢水、廢氣和廢物排放所引起的環境汙染已成為世界關注的問題，其中以含重金屬離子廢水、農藥廢水、酚類廢水、鹵代有機物廢水、含油廢水、造紙廢水、含錶麵活性劑廢水等造成的水體汙染、以機動車尾氣和煙氣等造成的大氣汙染尤為嚴重。而這些環境問題的預防和解決依賴於性能優良的催化材料、吸附劑、傳感元件等的開發，這就對材料的性能提齣更高的要求。由於納米材料具有獨特的光、電、磁等性能，它的齣現為這些環境問題的解決提供瞭可能。要調控納米材料的性能而實現其在不同領域的應用，可控性閤成納米材料是關鍵。為瞭實現納米材料在環境領域的應用，更好地滿足水處理和大氣汙染治理的需求，首先要尋求好的納米材料製備方法，得到穩定的、形貌、尺寸滿足性能需求的納米材料。由相同元素組成的功能納米材料，其性能會由於尺寸、形貌、結構和結晶性的差異而顯著不同，而不同的製備方法或者條件就能製備齣不同尺寸、形貌、結構和結晶的功能納米材料。為更好地優化和充分利用功能納米材料的某些性能，各種有效的製備技術近幾年得到迅速發展。目前環境功能納米材料的製備技術按照物理形態劃分為氣相法、液相法、固相法以及其他方法。
　　1.2.1氣相法
　　氣相法指首先將原料物質變為氣態，使之在氣體狀態下發生物理或化學反應，並在冷卻過程中凝聚長大形成納米微粒的方法。氣相法可分為蒸發法、濺射法、原子層沉積法、等離子體化學氣相沉積法和熱解化學氣相沉積法等。由於氣相法製備的納米材料具有純度高、組分易控、粒度均勻、顆粒團聚少、無需後續處理的特點，它已成為目前環境功能納米材料製備技術研究的重點。
　　1.2.1.1蒸發法
　　蒸發法是較為常用的氣相製備技術，它是在真空或者惰性氣體條件下，利用高溫熱源將原料（如金屬、閤金或陶瓷）加熱蒸發，之後驟冷使之凝聚成納米粒子的方法。改變壓力和溫度可有效控製粒子的粒徑大小和分布。蒸發法具有許多優點，如工藝簡單、占地少、對環境無汙染或極少汙染、能源和原材料消耗少［1］，而且該方法製備的納米顆粒具有錶麵較清潔、粒徑分布窄、粒度均勻、顆粒粒徑小（可小於10nm）等特點。
　　……

前言/序言

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