纳米材料物理

纳米材料的磁光性能磁光效应磁光效应就是指极化光与磁性物质交互作用后所产生的一种效应。它分为Faraday效应和Kerr效应。1846年，Faraday发现在玻璃样品上加上磁场时，透射光的极化面发生旋转，这就是Faraday效应。如图1(a)所示，红色表示加在物质上的磁场或磁化作用，黄线表示极化光，极化光通过被磁化的物质后产生Faraday效应。注意，所加磁场的方向与光束行进的方向平行。1877年Kerr在观察极化光束从磁性物质反射后，光束的极化以及强度有了改变，这就是磁光科尔效应(magneto-pticalKerreffect,MOKE)。如图1(b)所示。1随着铁磁物质磁化强度矢量M的方向相对于材料的表面和人射光束的人射平面的取向,MOKE实际上分为3种效应:纵向MOKE、极性MOKE(PolarMOKE)和横向MOKE。可以用图形清晰地分别表示如下。纵向MOKE是由于磁化强度矢量处于材料的表面内并平行于入射平面，如图2(a)所示。通常用s极化和P极化分别表示垂直和平行于入射平面光的极化。纵向MOKE简单，其人射光束或者只在s平面或者只在P平面极化，因此其反射光就转变为椭圆极化光。椭圆的主轴常常围绕着主平面有些微的旋转，称之为Kerr旋转。这种椭圆率称为Kerr椭圆率。透射中也存在着同样的效应，当然通常这只能在薄膜中才看得到，因为绝大多数磁物质在磁光活跃的区域是不透明的。这些效应的符号和数量比例于M和它的方向。在垂直人射方向没有观察到什么效应。图(b)所示的为横向MOKE梗概图，此时磁化强度垂直于外加磁场和人射平面。与纵向MOKE不同，第一，它只是在P平面内极化；第二，反射光仍然保持线性极化，只有反射振幅的变化，即M的变化只是从+M变为-M,反射率从R+AR变为R-AR。在垂直人射上没有什么效应。图(c)所示的是极化MOKE梗概图，此时磁化矢量垂直于样品表面。像纵向MOKE—样，它只是在p平面或s平面内发生。这种效应中的人射光处于这些线性极化态的一种，反射时转化为椭圆极化光。在垂直人射方向可观察到效应。金属纳米粒子和纳米粒子薄膜的磁光效应Menendez等制备了嵌人于非晶态虫2。3层中的Fe纳米粒子A，B和C三种样品，它们的粒径分别为2.4nm,4nm和8nm，含量分别为10%,30%和40%，俎2O3层的厚度分别17nm，18nm和18.5nm,测定了它们的MOKE。图3是这三个样品的Kerr椭圆率和旋转角与能量关系的测定结果。最明显的特点是在所有的样品中，不论是椭圆率还是旋转角谱，由于干涉的作用，都在4--4.5eV附近出现峰值。作者应用不同的有效媒介近似的广义方法描述了实验结果，从理论与实验符合程度发现，在纳米平均粒径大于4nm时，两则符合得较好，而在粒径为约2nm时，两者的偏差大。这就说明，在粒径小于4nm时，纳米粒子的磁光性能，因为其电子结构与体材的不同。Sepulveda等在Mg0(001)衬底上高真空溅射和激光法淀积10nm厚的MgO缓冲层，在其上镀制0.5--50nm的Fe膜，然后再镀3nm厚的MgO覆盖层。用Xe灯所发射的P极化光经样品反射后，通过一单色器，所产生的单色光由光二极管检测，并由锁相放大器处理。在频率置时，锁相放大器就检测其反射率的变图3三种Fe纳米粒子样品的极性Kerr椭圆率(a)和O2・J ZT⑼旋转角(b),A为空心圆圈，B为实心三角，图3三种Fe纳米粒子样品的极性Kerr椭圆率(a)和O2・J ZT⑼旋转角(b),A为空心圆圈，B为实心三角，C为实心方块].52.02.53.03.54.04.55.0能助Vd~500Astiod=5OAexp-一d-50Asim1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.S 4.0能M/^V3.0J'05①TZ2.」ro,茁二#1老巻O

O.ud=0gp 口<l=5Aexp da1QAcofit—-d=5Aco(ntd=10ApartT一EApart /1.0L52.0 2.5 3.0 3.5 4.0能S/eV化，这与磁化强度成线性依赖关系，而二次依赖关系由二级谐振给出。图4表示了所测定的不同Fe厚度样品的P-P极化光反射率随磁化强度线性变化(linearmagnetizationvariationsofreflectivity,LMVR)与光能量的关系。反射谱是在人射角为45度时得到的。可以看到，在约2eV处出现峰值，且随着样品Fe厚度的减小。峰值强度和形状减少和变宽。图中的实线，虚线和点线理论计算结果。图4MgO衬底上Fe纳米膜的LMVR测定结果。图(a)中口，O和△分别表示对50,5和2.5nm膜的测定值，实线，虚线和点线则是3种膜的计算值；(b)中O和□表示对1和0.5nmFe膜的实测值，实线和虚线是它们的计算值，-+-+-+-和-1-1-1-线是自恰媒介方法对纳米粒子的计算结果

模拟计算中使用了4*4转变矩阵，并假定Fe膜连续，具有Fe体材的光学和磁光常数。显然，对于较厚的样品(厚于1nm)，理论与实验测定符合得很好，不仅没有改变样品绕z轴旋转反射谱的形状，而且数值也相合。但是在样品Fe膜厚度小至1nm和0.5nm后，图b中实线和虚线所表示的模拟结果与实验测定的明显不合。这种差别可能来源于Fe的量子限制效应所引起的电子结构的变化，但也可能来源于这些极薄膜的不同形貌。实验已经清楚的是，对于较小的覆盖，室温下生长随后退火会导致与连续纳米晶厚膜具有同样晶体取向的晶体岛形成，而且，这种超薄膜的饱和磁场比厚膜的为高。因此，磁行为与这种膜的形貌变化一致。作者们于是使用自恰有效媒介方法所导出的公式研究了形貌对于磁光性能的影响。他们仍然采用Fe体材的有关光学和磁光常数，但计算的是纳米粒子而不是连续的纳米薄膜，结果如图4(b)中的，-+-+-+-和-I-I-I-线所表示的，粒度不论是1nm还是小至0.5nm,都与实验结果符合很好了。这些作者还对上述同样样品测定了反射率二次磁化强度变化(quadraticmagnetizationvariationsofreflectivity,QMVR)，测试中样品的放置一是［100］轴垂直于人射平面，二是［110］轴垂直于人射平面两种情况。结果表明，两者的QMVR谱明显不同，说明在这种立方晶系样品中QMVR存在着很强的磁光各向异性。而且与上述LMVR的情况相反，50nmFe膜的QMVR，不论是［100］还是［110］方向都比5和2.5nm的弱些。这种行为是由于磁层与衬底和覆盖层之间介电常数明显不同所引起的光学效应所致。还发现，这两种晶体取向QMVR谱的1.0 1.5 2.0 2.5 3.01.0LS2.0 2.5 3.0能fi/tV1.0 1.5 2.0 2.5 3.01.0LS2.0 2.5 3.0能fi/tV0.1003MoO.图5(a)和(b)分别是Fe膜为1和0.5nm时的QMVR谱的实验测定和理论模拟结果

差别5和2.5nmFe的比50nm膜的大一些。对这些较厚Fe纳米膜理论模拟结果与测定的符合。有意思的是对于两种很薄膜的测定结果和模拟计算结果，如图5lnm(a)与0.5nm(b)Fe纳米膜的［100］和［110］方向QMRV的测量结果分别用■和□表示，实线和虚线则是连续膜的计算值，显然，与实验结果明显不合，这比上述LMVR不符合的情况还要严重得多。有可能是QMVR对形貌远比LMVR更为敏感的缘故。也像LMVR一样，如果使用自恰有效媒介对纳米粒子进行模拟，得到的-+-+-+-和-|-|-|-线(分别代表［100］和［110］方向样品的)则与实验结果一致了。这证明了形貌在QMVR谱中起着重要的作用。因此，这里的实验和理论结果表明，Fe纳米岛的电子结构与体材的电子结构是一样的，有关磁光系数的修改是由于样品的形貌所致。这与上面Menendez等Fe纳米粒子在粒度小于4nm后的电子结构与体材的不同的结论刚好相反。Kalska等在Si和AI衬底上淀积了粒度为8nm，10nm和12nm的Co粒子，并在室温下于0.8--4.8eV的光能量范围内测定了MOKE，结果如图6所示。可以看出，MOKE与粒度相关，8nm粒子的Kerr旋转很小，在所测定的光能量范围内小于0.03度。结构和化学分析表明，这种膜上有1--2ML的CoO,减小了芯部磁性Co粒子的尺度，即小于8nm，因此，整个粒子基本上没有显示出磁性。10nmC聲樹匕蛊乍雪图6(a)Co纳米粒子粒度为8nm,10nm和12nm膜的MOKE，(b)Co参考膜的MOKE，(c)膜中粒子浓度对MOKE的影响C聲樹匕蛊乍雪光子能S/eV

粒子的在约leV处有一负的峰，在约3eV处正Kerr旋转角达到极大，约为0.20度，这些作者通过分析指出，10nm粒子的有效磁芯粒径为(4.5±0.1)nm，表现出超顺磁性。12nm粒子MOKE的与在超高真空中生长的100nm的Co。参考膜(图b)的形状类似，符号则相反。它的正Kerr旋转角最大约为0.25度，比10nm粒度的为大。此时显示出铁磁性。图(c)表示了粒子粒径相同但膜中粒子浓度不同(相差5倍)对MOKE的影响，与想象的MOKE旋转应当与衬底中的Co粒子数成比例相反，实验结果表明，两种Kerr谱的形状相似，在低光能量几乎重合，在高光能量峰值向下平移。Al衬底吸收了Co粒子后形成了复杂的光学系统，光学性质不仅由反射也由散射来决定。但到底怎样解释，仍然是个问题。Huttel等在2004年也研究了淀积在5nm厚的氮化铝(Aluminiumnitride,A1N)/蓝宝石衬底上和嵌人在A1N基体中Co纳米粒子的磁光性能，发现AlN对于磁光性能有着强烈的影响。v能兄凸V(a)000250.00252 3(b)v能兄凸V(a)000250.00252 3(b)图7Ni图7Ni纳米丝极性(a)和横向(b)MOKE的实验测定结果、模拟值和体材Ni的测定结果Melle等用AAO模板制备了两种六角形排列的Ni纳米丝，第一种(样品A)的纳米丝直径d=35nm，长L=1.4um和丝间距a=105nm。这种样品显示出长度约2.5um的长程有序的多区域。第二种(样品B)的d=180nm,L=4um和a=500nm。这种样品显示出大小约为1.25um六角有序区域。Kerr效应测量中，AAO固定在Si衬底上。图8.30是这两个样品极性MOKE效应(Kerr旋转角)(a)和横向Kerr效应(反射率的相对变化)(b)的测定结果，分别用•和■表示A和B样品的。图中虚线是体Ni膜的谱。可以看出，小直径纳米丝的极性旋转角谱在3.leV附近有强烈的峰值出现，与体Ni的峰值重合，具有同样的数值，虽然纳米丝样品中所含Ni的数量只有约15000因此，是由于纳米丝中几何上对Ni的限制，提高了围绕着峰值位置的数值。Ni纳米丝Kerr旋转角的绝对数值小于0.20，比上述Fe,C。的都要小些。至于AR/R,虽然A样品的峰值数值与体Ni的相同，但是，曲线形状根本不同。从图还可清楚地看出，大直径纳米丝样品B,无论是Kerr旋转谱还是相对反射率，都与样品A的明显不同，虽然两种样品都含有约15%的Ni。样品B的旋转谱变宽，向低能量移动，并增加了在红外区的旋转。同样B样品的相对反射率谱也强烈地变宽，并减小了数值。作者们也应用Menendez的自恰有效媒介方法进行了模拟，计算的结果对A和B样品，分别都用粗黑和细灰色实线表示。与实验结果比较，虽然在数值上仍有区别，但基本形状相同，特别是对A样品的相对反射率谱，吻合得相当好。样品A的模拟旋转角谱在低能量红外区出现的振荡，是由于Ni纳米丝层与Si衬底之间的光干涉作用所引起。这种振荡在实验谱中没有出现是由于表面粗糙度或由于Al基体的剩余吸收所致。这些作者认为，模拟与实验结果的相合证明了Kerr旋转角谱所观察到的特点与Ni纳米丝的等离激元振荡相关。氧化物纳米粒子的磁光效应纳米磁性氧化物的磁光性能的研究不多，这里以2004年Kalska等有关磁性氧化物 (M=Co,Mn和Ni)研究来进行讨论。制备的纯粒子平均粒径为12nm，而的平均粒径为10nm，含Ni和Co的粒径处于这两者之间。就是说，Fe为Mn，Co或Ni取代后，并不太影响粒度大小分布。HRTEM分析表明，的(220)面间距为0.2967nm，并且这些粒子不是壳层结构。即使粒子表面上含有表面覆盖层的话，也不过大约1ML，因为HRTEM像表明晶格平面未受干扰地延伸到粒子的表面。图8是淀积在Al衬底上和纳米粒子的Kerr极性旋转角谱，显然都不强，前3个样品的Kerr极性旋转角都在0.04度范围内。此前,XiaoxiLiu等测量过50nm纯膜的MOKE谱，强度也非常小。Mn取代样品的强度比的约大一个数量级。所有这些纳米粒子试样Kerr旋转的符号都与体材料的相反。除了反号之外，峰值的位置也向较高能量移动。纯、纳米粒子的谱在光能量为2.0eV处有一正的峰值，然后显示出负的旋转角，并在2.7eV处极小，在3.5eV处为0旋转角，4.4eV处达到第二个极大。第二个极大处的形状会随着膜制备的不同而改变，但是趋向总是相同的。计算表明Fe状态在0.9eV,2eV和3--4eV处发生转变，分别是：因此，图8纯测定谱中所显示的2个峰值得到了理论计算结果的佐证。纯谱对于Fe与O之间的转变并不敏感，但是认为在Fe为不同的元素比如Mg取代后会有所变化。磁性纳米粒子Kerr谱峰值相对于体材的移动，可能是由于纳米粒子中大的表面积/体积所致，因而有可能改变了化合物的电子结构。Ni取代的样品(b)在2.OeV之前为正Kerr旋转,随即在2.2eV处为0,2.5eV处达到极小，2.6eV处达到大范围内的极大。在4.3eV再次为0后，更高光能量的Kerr旋转又变为负的。Co取代的谱(c)只在4eV附近有很弱的Kerr旋转。Mn置换后的纳米粒子放入酒精中的Kerr谱(d)的特征完全不同，大了将近一个数量级，而且谱显得相当平整。在测定范围内，只有在2.6eV处一个负的极小。但是在IR和UV端Kerr旋转角是正的，分别在1.5eV和3.6eV处为0。这些粒子对于制备方式(是在溶液中还是在衬底上的干粒子)是最为敏感的。为了评价不同稀释剂对于纳米粒子磁性的影响，图9(a)和(b)分别表示了Mo。/Fe2.5O4纳米粒子放在酒精中和水中Kerr旋转角的测定结果。两者都在同样光能量处达到相同的极小，但是在大于一3.0eV后就明显不同了:溶于酒精中的在极小之后几乎线性上升，在3.5eV处跨过。而在水中的在极小后增加得更快，在光能量大于3.25eV后，Kerr旋转角几乎与光能量无关。通常MOKE谱这样一类差别是由于样品反射率谱的结构所引起，而并不是磁性的真正差别。这两种样品的反射率测定结果为7.32(c)和(d)所示。显然两者非常相像，绝对值在Kerr旋转角峰

值能量和更高的能量之后已非常小，但是反射曲线很平整和相似。看来MOKE谱中的差别不像是由于光学影响所致。显然，现在还不能很好解释这些差别的原因，还需要更多的工作才成。光了飙阿图9光了飙阿图9MO0.5Fe2.5O4纳米粒子的极性Kerr旋图8图8几种纳米金属氧化物的极性MOKE转角（a和b）和反射率谱（c和d）,a和c在酒精中，b和d在水中。非晶磁性纳米粒子复合结构的磁光效应Kalashnikova等2004年用离子束溅射制备了两组纳米粒子复合样品。一组

是非晶铁磁合金Co41Fe39B20O纳米粒子嵌入于非晶介电质SiO2薄膜中。这组样品中，用Ar气或Ar+W2气或Ar+O2制备的，分别标为I-1,I-2和1-3。磁性相的浓度为34%--68%。另一组是非晶磁性合金Co45Fe45Zr10O纳米粒子嵌入于非晶介电质虫2O3膜中。这组样品中，用Ar+02或Ar+02+磁场+强迫水冷制备的，分别标为II-1和II-2。这组中磁性相的浓度为21%--54%。(CoFeB)/(Si02)纳米复合膜的厚度小于1um，并镀在玻璃衬底上。(CoFeZr)/⑷2。3)纳米复合膜的厚度为5--10um,镀在陶瓷衬底上。铁磁纳米粒子粒度为2--7nm，并随铁磁相含量的增加而在该范围内增大。测定了这两组样品的Kerr旋转角谱。321O321321O321O321Oo.aoooao.da35 40 455D箔60 6.5 70浓S（物质的駅分故）图10 (CoFeB)/()纳米复合膜的MOKE和Faraday旋转与磁性物质浓度关系的测定值图10是I组样品的Kerr旋转角谱随铁磁相浓度的变化。测量中使用的磁场为15kOe，光能量为1.96eV(对于实线)。从图可以看出，氧或氮杂质的存在虽然对最大Kerr旋转角有些影响，但并不很大，I-1和I-2的为0.25度，而I-3.77的为0.3度。这与上述各种纳米粒子的Kerr旋转角数值相当。所有3个样品曲线的形状基本上一致，而且分别在37%，40%和37.5%浓度处出现极大。由于这些磁性纳米粒子的渗透阂值(percolationthreshold)约为46%,因此，所观察到的极大与渗透过程无关。这些极大所处的磁性粒子浓度范围，光学参数谱的响应具有单调性，因而这种行为可能来源于干涉现象。这一点与上面的一些考虑类似。图(c)中的虚线是Faraday效应的测定结果，是在极大值浓度区域内测定的，也与浓度呈单调变化(Faraday旋转只能在磁性粒子的浓度小于42%下进行，因为高浓度时对光的吸收太强)。这佐证了极大值的来源可能是干涉的推论。作者用有效媒介理论公式计算后也支持这种说法。在光能量较大的2.54eV下测定的样品I-lKerr效应与浓度的关系，如图(a)中的虚线所示。曲线形状与1.96eV能量时的相同，但是有一个向低浓度的相对移动。这就是说，极大是与频率有关的，但并不与所考虑浓度范围内纳米复合物磁性变化有关。图11(CoFeZr)/()纳米复合膜的MOKE与磁性物质浓度关系的测定值图11是第二组样品(CoFeZr)/(〖〗_2"O"_3)纳米复合膜Kerr效应与浓度的关系曲线。测试时磁场为15kOe，光能量为1.96eV。其中II-2的Kerr旋转谱只在渗透阑值附近有一个极大值出现，作者认为这是纳米复合物的典型情况。而样品II-1在52%处仍然出现极大。这些纳米复合物的光谱并无根本的差别，因而所观察到的磁光性能的差别，来源于介电常数张量非对角线上元素由于在制备中加了磁场和未加磁场的不同。至于低浓度下样品II-1谱出现振荡，而样品II-2却没有的事实，作者们也归之于干涉作用所致。当然这是需要进一步工作和证实的。纳米材料的吸附性能引言我国水资源的特点是总量大，人均量少。水资源的不足，加上地表水、浅层地下水的污染又减少了可供利用水资源的数量，形成了所谓的污染性缺水，造成了水荒。水污染对人体健康及工农业生产的持续发展带来了很大的危害。水在循环过程中，沿途挟带的各种有害物质，可通过水的稀释、扩散降低含量而实现无害化，这是水的自净作用。但也可能由于水的流动交换而迁移，造成其他地区或更大范围的污染。那么，我们需要对污水进行预处理才能将其排放到环境中去。在各种环境污染处理技术中，吸附法是广泛应用的方法。常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、纤维、天然蒙托土、煤渣以及混凝剂等。纳米材料是一种有着巨大应用前景的吸附材料。纳米科学技术是20世纪80年代末崛起并迅速发展起来的新科技。纳米材料指尺寸大小为1~100nm的物质材料，与普通的块体材料相比，纳米材料具有较大的比表面和较多的表面原子，因而显示出较强的吸附特性。纳米材料的吸附作用对于纳米粒子的吸附作用，目前普遍认为：纳米粒子表面的表面羟基作用。纳米粒子的吸附作用主要是由于纳米粒子的表面羟基作用。纳米粒子表面存在的羟基能够和某些阳离子键合，从而达到表观上对金属离子或有机物产生吸附作用另外，纳米粒子具有大的比表面积，也是纳米粒子吸附作用的重要原因。一种良好的吸附剂，必须满足比表面积大，内部具有网络结构的微孔通道，吸附容量大等条件，而颗粒的比表面积与颗粒的直径成反比。比表面积粒子直径减小到纳米级，会引起比表面积的迅速增加。当粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。由于纳米粒子具有高的比表面积，使它具有优越的吸附性能，在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力，提供了在环境治理方面应用的可能性。纳米金属的吸附作用纳米金属的表面原子特别是处于边和角上的原子有较高的化学活性，这些原子正是催化剂的活性中心，也是吸附剂的活性位点。由于纳米金属原子簇具有较高的表面能，属于亚稳态，有团聚的倾向。目前主要有以下2种方法改变其稳定性：(1)用多孔的物质如Al2O3、SiO2、碳质材料和多聚物等作为载体，浸入金属盐溶液中，然后将金属离子还原为零价纳米金属原子簇而固定在载体上。(2)纳米金属的表面修饰。用纳米金属作吸附剂的也有报道，Kanel等在N2保护下，用NaBH4还原FeC13制得了纳米零价铁即纳米铁，他们用纳米铁作为吸附剂对地下水中As(III)的吸附行为进行了研究，结果表明，As(III)的初始浓度和溶液的pH值对吸附有影响，最大吸附容量为3.5ngAs(III)/g纳米铁，并发现HC03-、H4SiO4和H2PO4-的存在对As(III)的吸附有干扰。纳米氧化物的吸附作用许多纳米氧化物表面展现出既具有Lewis碱又具有Lewis酸的特性，特别是在角和边上。残留的表面羟基和阴/阳离子空穴也能增加纳米氧化物的表面活性。纳米材料用于分离富集起步较晚，Vassileva等在1996年研究了比表面积大的TiO2作为固相萃取吸附剂对金属离子吸附性能。结果表明，TiO2比常用的SiO2作为固相萃取剂具有许多优点，主要是：高吸附容量、多元素同时吸附、能有效地吸附和洗脱及很好的重视性。马万红等人利用流动注射微柱富集在线分析方法对Cr(W)离子在纳米TiO2表面上的吸附动力学特征进行了原位表征,研究结果表明，纳米TiO2对Cr(W)有强烈的吸附作用，当pH改变时，纳米TiO2吸附的Cr(W)可被2mol/LHCl完全洗脱。Mallikarjuna等［2］用纳米y-Fe2O3和硫脲的复合物作为吸附剂，对Pb2+吸附研究表明，该复合物显示出较强吸附能力。纳米氧化物分离富集技术与其他分析技术联用，也是吸附剂研究的一个重要发展方向富勒烯的吸附作用富勒烯是一种闭合笼型的碳原子团簇。C60富勒烯作为吸附剂最令人感兴趣的是它的选择性。许多金属离子能够和1-吡咯基二硫代甲酸铵（APDC）形成络合物，从而可以用C60富集。而镉被选择性地从共存的Cu、Pb、Zn和Fe等离子中分离出来并用原子吸收光谱检测。C60富勒烯还被用于镉、铅和镍的富集。碳纳米管的吸附作用碳纳米管（CNTs）是国内外广泛关注的一类碳材料，近年来逐渐成为水处理材料领域的一个研究热点。碳纳米管是日本科学家Iijima于1991年发现的一种晶型碳素材料，区别于传统晶型碳素材料石墨和金刚石的二维结构和三维结构碳纳米管呈一维管状结构，由一层或多层石墨片沿轴向卷曲成圆柱状，两端由半球形的端帽封闭，石墨层片内的碳原子以C-C键相连，由一层石墨片层卷曲而成的称为单壁碳纳米管，由多层石墨片层卷曲而成的则称为多壁碳纳米管，多壁碳纳米管层间以范德华力结合。碳纳米管因具有独特的电磁学、力学、光学和热性能学而被用于储氢材料、复合材料增强剂、催化剂载体、超导材料等领域。由于碳纳米管独特的纳米管状微观结构及其大比表面积、丰富孔隙结构、独特导电性能等特性，在水处理材料领域受到关注，自20世纪以来已被逐渐研究用作水处理吸附材料、催化材料以及吸附和催化材料载体。我国在世界范围内最早开展碳纳米管对水中无机污染物吸附效能研究。碳纳米管本身对无机污染物具有吸附能力，2003年清华大学的Li等⑷就开展了碳