Структура и свойства оксидных наночастиц существенно изменяются при контроле их размера и морфологии. Эти изменения происходят благодаря квантовым эффектам и увеличенной поверхности, что влияет на физико-химические свойства наночастиц.

Размер наночастиц:

Квантовые эффекты: При уменьшении размера частиц до нескольких нанометров возникают квантовые эффекты, что приводит к изменению энергетических уровней и, как следствие, оптических свойств, таких как поглощение и эмиссия света.Повышенная реактивность: Меньшие частицы имеют большую удельную поверхность, что увеличивает их реакционную способность. Это может быть полезно в катализе и в других реакционноспособных системах.Переходы в фазах: Для некоторых оксидов изменения в размере могут приводить к переходу между различными кристаллическими фазами, что влияет на термодинамические и кинетические свойства.

Морфология:

Форма частиц: Различные морфологии (шариковая, трубчатая, пластинчатая и т.д.) могут значительно изменять каталитические свойства, оптические характеристики и механическую прочность. Например, нанотрубки могут демонстрировать лучшие механические свойства по сравнению с наночастицами с шаровидной формой.Анизотропия свойств: Морфология также может привести к анизотропии физических и химических свойств. Например, наночастицы с удлиненной формой могут иметь различную проводимость в разных направлениях.

Электронные свойства:

Изменение структуры и размера оксидных наночастиц может приводить к изменению их полупроводниковых свойств, включая зону проводимости и зону валентности, что также может влиять на электрическую проводимость и оптические свойства.

Поверхностные эффекты:

С увеличением площади поверхности увеличивается количество активных центров, что может значительно изменять каталитическую активность и эффективность в химических процессах.

Контроль размера и морфологии оксидных наночастиц важен для их применения в различных областях, таких как катализ, фотокатализ, сенсоры, медицинская диагностика и терапия. Использование различных методов синтеза, таких как солюционный метод, метод химического осаждения, гидротермальный синтез и другие, позволяет точно настраивать эти параметры.