1。1  纳米材料概述

纳米是一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，大约是三、四个原子的宽度。纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成，一般是指尺寸在1~100纳米之间的粒子，是处在原子簇和宏观物体的过渡区域。从通常的微观和宏观的观点看，这样的系统是一种典型的介观系统。

纳米材料具有三个共同的结构特点：（1）纳米的特征维度尺寸在纳米数量级(1~100纳米)；（2）存在大量的自由表面或自由界面或界面；（3）各纳米单元之间的相互作用或强或弱。纳米材料这些特点导致了它具有如下四个方面的效应并由此派生出传统固体所不具有的许多特殊性。

（1）体积效应：由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小，因此，许多现象就不能用有无限个原子的块状物质加以解释了，这种特殊的现象通常称为体积效应。

（2）表面效应：表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大所引起的性质的变化。表1-1给出了纳米粒子尺寸与表面原子数的关系：

表1-1粒径与表面原子数的比例

粒径（nm） 20 10 5 2 1

包含原子数（个） 2。5×105 2。5×104 2。5×103 2。5×102 30

表面原子所占比例（%） 10 20 40 80 99

表1-1说明由于粒径越小，表面的原子数越多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同，因而随着粒径减小，表面原子数迅速增加，另外，随着粒径的减小，纳米粒子的表面积、表面能及表面活性能迅速增大。表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定化，故具有很大的化学活性。

纳米颗粒的表面效应要从如下方面对物质性质产生影响：表面能增加：提供数日众多的表面反应活性中心。这种大的比表面积和表面原了配位不足，使得它与相同材料的大块材料相比具有较强的吸附。

 (3)量子尺寸效应：粒子尺寸下降到接近或小于某一定值时(激子波尔半径)，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级，并且纳米粒子存在不连续的最高被占据分子轨道能级和最低位被占据分子轨道能级，使得间隙变宽，这种现象称为量子尺寸效应。量子尺寸效应不仅引起纳米颗粒的光学性质发生变化，而目其电学性质也有明显的差别。随着纳米颗粒粒径的减小，有效带隙增大。量子尺寸效应带来的能级改变，能隙变宽，使微粒的发射能量增加，光学吸收发生红移。利用等离子共振频移颗粒尺寸变化的性质，可以改变颗粒尺寸，控制吸收的位移，制造具有一点频宽的波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽，隐形飞机等。   

(4)宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子的隧道(Acrosopic Quantum Tunneling )。

1。2  五羰基铁概述

本课题中所用的铁源为铁的配位化合物五羰基铁。五羰基铁用途广泛，可应用于制取纳米磁性膜、纤维、九羰基二铁、汽油抗爆剂、阻燃剂、催化剂、工件表面镀膜、光刻掩膜板、抗生素等。Fe(CO)5为细铁粉与一氧化碳在200℃左右和50～200大气压下直接反应制得，合成过程简单。Fe(CO)5在常温常压下为无味、有毒、易燃、易爆的黄褐色液体，液体密度1。457 g/cm3，不溶于水，存储时必须避免阳光直射。