奈米材料
以三選一題型確認比表面積與粒徑的關係、奈米粒子的熔點下降、奈米碳管與石墨烯的結構與性質、量子點、奈米粒子的合成方法、團聚與分散，以及BET比表面積。計算題也附有解析。
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奈米材料的重點
粒子變小時，比表面積與粒徑成反比增加，球形粒子可由 S = 6/(ρd) 估算。表面原子的比例增加後，表面能就會影響材料整體的性質，金屬奈米粒子的熔點會比塊材低。在半導體量子點中，侷限效應使等效能隙變寬，可藉由粒徑改變發光顏色。碳材料的代表是石墨烯，以及將其捲成管狀的奈米碳管。
奈米粒子以將大塊材料粉碎或切削的由上而下法，或以原子、分子經成核與成長組裝的由下而上法製造。要使粒徑均一，關鍵是讓成核集中在短時間內發生。生成的粒子容易團聚，因此以表面電荷或分散劑維持分散。比表面積以BET法量測，再與TEM的一次粒徑或液中的粒徑比較，就能了解團聚的程度。
奈米材料的題目列表（12題）
- 設直徑20 nm的球形TiO₂奈米粒子（密度4.0 g/cm³）全部大小相同且各自分散。每1 g粉末的表面積（比表面積）最接近下列何者？
- 金、錫等金屬的奈米粒子，在粒徑縮小到數nm時，會在低於塊材熔點的溫度熔化。這種熔點下降的主要原因，下列何者正確？
- 設球形金屬奈米粒子的熔點可用直徑d近似為 Tm(d) = Tm∞(1 − β/d)。設金的塊材熔點 Tm∞ = 1337 K，β 為假設的模型值 1.0 nm，直徑5.0 nm的金奈米粒子熔點最接近下列何者？
- 單壁奈米碳管的電子性質，由表示石墨烯捲繞方向的掌性指數(n, m)決定，n − m 為3的倍數時呈金屬性，否則呈半導體性。下列何者呈金屬性？
- 單壁奈米碳管的直徑，以石墨烯的晶格常數 a = 0.246 nm 表示為 d = a√(n² + nm + m²)/π。掌性指數(10, 10)的奈米碳管直徑最接近下列何者？
- 關於石墨烯結構與性質的敘述，下列何者正確？
- 在CdSe量子點（塊材能隙1.74 eV）中，假設侷限造成的能量增加與半徑R的2次方成反比的簡單模型，R = 3.0 nm 時為0.30 eV。R = 2.0 nm 的量子點的等效能隙最接近下列何者？忽略電子與電洞的庫侖交互作用。
- 奈米材料的製作方法，可分為將大材料細化的由上而下法，與將原子或分子組裝起來的由下而上法。屬於由下而上法的是下列何者？
- 以熱注入法（將前驅物一口氣注入高溫溶劑的方法）容易得到粒徑一致（單分散）的奈米粒子，其理由下列何者正確？
- 為了使分散在水中的氧化物奈米粒子不團聚沉降，適當的方法為下列何者？
- 量測粉末比表面積的BET法原理，下列何者正確？
- 某氧化鋁奈米粉末以TEM觀察的一次粒子直徑約為30 nm，由BET比表面積假設為球形求得的粒徑也約為30 nm。然而分散在水中以動態光散射量測的平均粒徑約為400 nm。對此結果最適當的解釋為下列何者？