2025年大學(xué)納米材料與技術(shù)（納米材料技巧）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.納米材料的尺寸范圍通常是（）A.1-100nmB.1-10nmC.10-100nmD.100-1000nm2.以下哪種納米材料制備方法屬于物理方法（）A.化學(xué)沉淀法B.溶膠-凝膠法C.機(jī)械球磨法D.水熱法3.納米材料的比表面積隨著粒徑的減小而（）A.減小B.增大C.不變D.先增大后減小4.納米材料的量子尺寸效應(yīng)會導(dǎo)致其（）A.顏色改變B.硬度降低C.密度增大D.導(dǎo)電性減弱5.以下哪種納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)（）A.納米金B(yǎng).納米碳管C.納米二氧化鈦D.納米氧化鋅6.制備納米金屬材料時，常采用的保護(hù)氣體是（）A.氧氣B.氮?dú)釩.氫氣D.氯氣7.納米材料在催化領(lǐng)域應(yīng)用的主要原因是（）A.比表面積大B.硬度高C.顏色鮮艷D.密度小8.以下哪種納米材料可用于生物醫(yī)學(xué)成像（）A.納米銀B.納米鐵C.納米金D.納米硅9.納米材料的表面原子比例隨著粒徑減小而（）A.降低B.升高C.不變D.無規(guī)律變化10.制備納米陶瓷材料時，可采用的方法是（）A.氣相沉積法B.溶液燃燒法C.熱壓燒結(jié)法D.溶膠-凝膠法11.納米材料的小尺寸效應(yīng)會使其（）A.熔點(diǎn)升高B.熔點(diǎn)降低C.沸點(diǎn)升高D.沸點(diǎn)降低12.以下哪種納米材料可用于污水處理（）A.納米二氧化硅B.納米氧化鋁C.納米活性炭D.納米碳酸鈣13.納米材料的制備過程中，容易出現(xiàn)的問題是（）A.粒徑均勻性差B.顏色單一C.密度過大D.硬度不足14.用于制備納米復(fù)合材料的基體材料可以是（）A.金屬B.陶瓷C.聚合物D.以上均可15.納米材料的表面效應(yīng)會導(dǎo)致其（）A.吸附性增強(qiáng)B.吸附性減弱C.溶解性增強(qiáng)D.溶解性減弱16.以下哪種納米材料在電子器件領(lǐng)域有潛在應(yīng)用（）A.納米硒B.納米碲C.納米硅D.納米硼17.納米材料的團(tuán)聚現(xiàn)象會影響其（）A.性能B.顏色C.密度D.硬度18.制備納米纖維材料可采用的方法是（）A.靜電紡絲法B.化學(xué)氣相沉積法C.水熱合成法D.溶膠-凝膠法19.納米材料的量子限域效應(yīng)會對其（）產(chǎn)生影響A.光學(xué)性質(zhì)B.力學(xué)性質(zhì)C.熱學(xué)性質(zhì)D.以上都是20.以下哪種納米材料可用于傳感器制作（）A.納米氧化錫B.納米氧化鎂C.納米氧化鈣D.納米氧化鋯第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在橫線上。1.納米材料的基本效應(yīng)包括小尺寸效應(yīng)、______、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。2.納米材料的制備方法主要分為物理方法、______和綜合方法。3.納米復(fù)合材料是由______和增強(qiáng)相組成的多相材料。4.納米材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用包括______、鋰離子電池等。5.納米材料的表征方法有______、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述納米材料的量子尺寸效應(yīng)及其影響。2.納米材料在催化領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢有哪些？3.說明納米材料團(tuán)聚現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及解決方法。4.納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？（三）論述題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。論述納米材料制備技術(shù)中化學(xué)沉淀法的原理及步驟。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：納米氧化鋅是一種重要的納米材料，具有良好的光學(xué)、電學(xué)和催化性能。它在紫外線吸收、光催化降解有機(jī)物、抗菌等方面有廣泛應(yīng)用。某研究小組采用化學(xué)沉淀法制備納米氧化鋅，具體過程如下：將一定濃度的硝酸鋅溶液和氫氧化鈉溶液混合，在攪拌下反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，然后經(jīng)過洗滌、過濾、干燥等步驟得到前驅(qū)體氫氧化鋅。再將前驅(qū)體在一定溫度下煅燒，最終得到納米氧化鋅。問題：1.請分析該化學(xué)沉淀法制備納米氧化鋅過程中，影響產(chǎn)物粒徑大小的因素有哪些？（5分）2.納米氧化鋅在光催化降解有機(jī)物方面的應(yīng)用原理是什么？（5分）（五）設(shè)計(jì)題（共5分）答題要求：設(shè)計(jì)一種制備納米銀顆粒的實(shí)驗(yàn)方案，要求說明實(shí)驗(yàn)原理、主要試劑和儀器、實(shí)驗(yàn)步驟。答案：第I卷1.A2.C3.B4.A5.A6.B7.A8.C9.B10.D11.B12.C13.A14.D15.A16.C17.A18.A19.D20.A第II卷（一）填空題1.量子尺寸效應(yīng)2.化學(xué)方法3.基體相4.太陽能電池5.X射線衍射（二）簡答題1.量子尺寸效應(yīng)是指當(dāng)粒子尺寸下降到一定值時，費(fèi)米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象。影響包括使納米材料的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)發(fā)生改變，如顏色改變、導(dǎo)電性變化等。2.優(yōu)勢有比表面積大，活性中心多，催化效率高；可實(shí)現(xiàn)選擇性催化；能降低反應(yīng)溫度和活化能等。3.原因：納米材料表面能高，粒子間吸引力大。解決方法：添加表面活性劑、進(jìn)行表面改性、控制制備條件等。4.應(yīng)用有生物成像、藥物載體與緩釋、疾病診斷與治療、組織工程等。（三）論述題化學(xué)沉淀法原理：通過化學(xué)反應(yīng)使溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，再經(jīng)過后續(xù)處理得到納米材料。步驟：首先配制一定濃度的金屬鹽溶液和沉淀劑溶液，然后將兩者混合并攪拌，使金屬離子與沉淀劑發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，接著對沉淀進(jìn)行洗滌以去除雜質(zhì)，過濾分離沉淀，最后干燥得到前驅(qū)體，再經(jīng)煅燒等處理得到納米材料。（四）材料分析題1.影響因素有硝酸鋅和氫氧化鈉溶液的濃度、反應(yīng)溫度、攪拌速度及時間、煅燒溫度等。濃度不同反應(yīng)速率不同，影響粒徑；溫度影響反應(yīng)進(jìn)行程度和粒子生長速率；攪拌相關(guān)因素影響粒子均勻性從而影響粒徑。2.納米氧化鋅在光照射下，價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子和空穴。光生空穴具有強(qiáng)氧化性，可將有機(jī)物氧化分解，光生電子可與氧氣等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的光催化降解。（五）設(shè)計(jì)題實(shí)驗(yàn)原理：利用銀鹽與還原劑反應(yīng)，在一定條件下使銀離子還原成銀原子并聚集形成納米銀顆粒。主要試劑和儀器：硝酸