第1章 纳米材料基础 1
1.1 纳米材料的基础概念 1
1.1.1 纳米材料 1
1.1.2 纳米科技 2
1.2 纳米材料的特性 4
1.2.1 纳米微粒的特征效应 5
1.2.2 纳米材料的物理特性 7
1.2.3 纳米材料的化学特性 10
1.3 纳米材料的分类 11
1.3.1 形态不同的纳米材料 12
1.3.2 功能不同的纳米材料 14
1.3.3 材质不同的纳米材料 16
1.4 纳米材料的意义和发展前景 18
1.4.1 纳米材料的意义 18
1.4.2 纳米材料的发展前景 19
思考题 20
参考文献 20

第2章 液相法及自组装技术制备纳米材料 25
2.1 沉淀法制备纳米材料 26
2.1.1 均匀沉淀法 26
2.1.2 共沉淀法 29
2.1.3 水解沉淀法 31
2.2 热分解法制备形貌规整的纳米材料 31
2.3 溶胶-凝胶法制备纳米材料 32
2.3.1 溶胶-凝胶法制备纳米微球 33
2.3.2 溶胶-凝胶法的优点 34
2.3.3 溶胶-凝胶法的过程组成 34
2.3.4 溶胶-凝胶法的机理类型 35
2.4 微乳液法制备纳米材料 36
2.5 水热/溶剂热法制备纳米材料 37
2.5.1 水热法 38
2.5.2 溶剂热法 39
2.5.3 水热-溶剂热法 40
2.5.4 配体在水热/溶剂热法中的作用 40
2.6 新型纳米材料制备技术 42
2.6.1 微流控技术与微流控静电纺丝法 42
2.6.2 双光子微纳3D打印法 44
2.6.3 超快激光技术 46
2.7 自组装制备纳米结构材料 47
2.7.1 以表面活性剂为模板制备纳米结构材料 47
2.7.2 表面配体诱导纳米晶自组装 48
2.8 人工智能在纳米材料与纳米结构设计与合成中的应用 50
2.8.1 人工智能在纳米材料合成优化中的作用 51
2.8.2 人工智能在纳米材料性能优化中的应用 54
2.8.3 人工智能在设计纳米材料结构中的应用 55
2.8.4 人工智能对纳米材料科学的影响 56
思考题 57
参考文献 57

第3章 纳米材料的表征技术 61
3.1 纳米材料重要表征对象 61
3.1.1 形态特征 61
3.1.2 结构缺陷 62
3.1.3 光学特性 62
3.1.4 结构 62
3.1.5 元素组成 62
3.1.6 尺寸与粒径 63
3.1.7 其他物理化学性质 63
3.2 传统纳米材料的表征方法 63
3.2.1 紫外可见吸收光谱 63
3.2.2 光致发光光谱 64
3.2.3 Fourier变换红外光谱 65
3.2.4 拉曼光谱 67
3.2.5 X射线光电子能谱 68
3.2.6 二次离子质谱 69
3.2.7 X射线衍射 70
3.2.8 小角X射线散射 71
3.2.9 扫描电子显微镜 73
3.2.10 透射电子显微镜 73
3.2.11 动态光散射 76
3.2.12 X射线吸收光谱 78
3.2.13 吸附比表面测试 79
3.2.14 热重分析 80
3.3 新型表征范式 81
3.3.1 非原位与原位表征 82
3.3.2 工况表征 83
3.3.3 基于人工智能的未来研究范式 84
思考题 87
参考文献 87

第4章 半导体量子点基础 91
4.1 量子点概述 91
4.2 量子点分类 92
4.3 量子点电子结构与光学性质 93
4.3.1 量子点的电子结构简介 93
4.3.2 量子点的光学性质 94
4.3.3 量子点的光谱表征技术 95
4.3.4 量子点激子动力学简介 97
4.4 量子点的合成技术与化学机理 98
4.4.1 有机相高温热注入合成技术 99
4.4.2 水相合成技术 101
4.4.3 量子点合成的化学机理 102
4.5 不同类型量子点的表面结构调控 105
4.5.1 传统量子点的表面结构调控 106
4.5.2 钙钛矿量子点的表面结构调控 109
4.5.3 Ⅳ族量子点的表面结构调控 110
4.6 量子点应用 111
4.6.1 量子点电致发光器件 111
4.6.2 量子点光伏器件 114
4.6.3 量子点聚光器 116
4.6.4 量子点光电探测器 118
4.6.5 量子点的生物医学应用 121
思考题 124
参考文献 124

第5章 稀土掺杂上转换发光材料 131
5.1 上转换发光材料概述 131
5.2 稀土掺杂上转换发光材料分类 132
5.3 上转换发光基本原理 133
5.3.1 能量传递模型 133
5.3.2 稀土掺杂上转换发光机制 134
5.4 稀土掺杂上转换发光材料的制备方法 136
5.4.1 高温热分解法 136
5.4.2 水热/溶剂热法 137
5.4.3 改进化学共沉淀法 138
5.4.4 其他合成方法 139
5.5 稀土掺杂上转换发光材料的发光调控 140
5.5.1 表面钝化 140
5.5.2 多色发光调控 140
5.6 稀土掺杂上转换发光材料的优化 142
5.6.1 染料敏化 143
5.6.2 抑制浓度猝灭 144
5.6.3 限制能量迁移 145
5.6.4 引入新型交叉弛豫 146
5.6.5 非稳态上转换发光调控 146
5.6.6 增强上转换发光的其他策略 147
5.7 稀土掺杂上转换发光材料的应用 151
5.7.1 生物医学应用 151
5.7.2 光学传感应用 153
5.7.3 显示与防伪应用 155
5.7.4 在太阳能电池中的应用 155
5.7.5 在半导体光催化剂中的应用 156
思考题 157
参考文献 158

第6章 纳米诊疗材料 165
6.1 纳米诊疗材料概述 165
6.1.1 纳米诊疗材料的定义与内涵 165
6.1.2 纳米诊疗材料的发展历程与现状 166
6.2 纳米诊疗材料的类型 167
6.2.1 金属纳米诊疗材料 167
6.2.2 无机非金属纳米诊疗材料 168
6.2.3 有机纳米诊疗材料 168
6.2.4 复合纳米诊疗材料 169
6.3 纳米诊疗材料的生物性能表征 170
6.3.1 生物相容性表征 170
6.3.2 细胞与分子相互作用表征 170
6.3.3 体内外毒性评估 170
6.3.4 免疫响应表征 171
6.4 纳米诊疗材料的应用 171
6.4.1 肿瘤 171
6.4.2 神经退行性疾病 177
6.4.3 自身免疫性疾病 178
6.4.4 心血管疾病 179
6.4.5 细菌感染 181
6.5 纳米诊疗材料的生物安全性与评价 182
6.5.1 纳米诊疗材料的生物相容性 183
6.5.2 纳米诊疗材料的毒理学评价 184
6.6 纳米诊疗材料的临床应用 187
思考题 188
参考文献 188