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納米催化研究進展[期刊論文]衡陽師范學院學報 2001(6)[17] ZnO超微粒子的量子尺寸效應和光催化性能[期刊論文]哈爾濱工業(yè)大學學報 2001(3)8。但從目前的研究成果看，可見光催化或分解水效率還普遍很低?？偨Y與展望針對TiO2納米材料的性質(zhì)、合成、改性和應用，人們已經(jīng)做了廣泛的研究。通過對ZnO/TiOTiO2/CdSe、TiO2/PbS、TiO2/WO3等體系的研究表明，復合半導體比單個半導體具有更高的光活性。通過半導體的復合可以提高系統(tǒng)的電荷分離效率，半導體復合可以看成是一種顆粒對另一種顆粒的修飾。Yang等用聯(lián)吡啶、Carp等用苯二甲藍染料作為感光劑敏化TiO2,發(fā)現(xiàn)這些染料可以改善光生電子空穴對的電荷分離，從而改善了催化劑的可見光吸收。 染料敏化有機染料被廣泛地用作TiO2的光敏化劑來改善其光學性質(zhì)。研究表明C和P摻雜由于摻雜太深不利于光生電荷載體傳遞到催化劑表面，所以對光催化活性的影響不是很有效。發(fā)現(xiàn)p態(tài)N和2p態(tài)O的混合能使價帶邊緣向上移動從而使得TiO2帶隙變窄。不像金屬陽離子，陰離子不大可能成為電子和空穴的再結合中心，因而能夠更有效地加強光催化劑的催化活性。陰離子摻雜可以改善TiO2在可見光下的光催化活性、光化學活性和光電化學活性。Wu等定性分析了過渡金屬(Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu)離子摻雜對TiO2的光催化活性的影響。但是，只有一些特定的金屬離子有利于提高光量子效率，其他金屬離子的摻雜反而是有害的。離子的摻雜可能在半導體晶格中引入缺陷位置和改變結晶度等。但是，TiO2的帶隙在一定程度上限制了TiO2納米材料的效率。這可能是由于在水熱條件下生成納米管的過程是一個比較緩慢的過程，影響因素較復雜造成的。TiO2納米材料的的二級結構在水熱處理的過程中，除了生成納米管本身的一級結構外，還存在納米管之間的聚集，因而產(chǎn)生了氧化鈦納米管的二級結構。Tomoko Kasuga等用10 M NaOH溶液水熱條件下110 ℃處理20小時，得到具有針狀結構的納米管，晶型為銳鈦礦型。梁建等用水熱法合成，控制溫度130 ℃，晶化時間2~3天，成功制備了多層的銳鈦礦和金紅石混晶的TiO2納米管。Graham Armstrong等用水熱法合成的氧化鈦納米管晶型為TiO2B，具有竹子狀的二氧化鈦，是以TiO6八面體為基礎通過共用邊和共頂點形成的多晶，不同于銳鈦礦相，金紅石相和板鈦礦相，密度比上述三種晶型都稍低。而王芹等研究則發(fā)現(xiàn)鈦納米管經(jīng)過400 ℃熱處理后能保持其納米管的形貌，600 ℃有納米管間燒結的現(xiàn)象，800 ℃時管的形狀完全被破壞。用化學法合成的納米管是無定形的，而模板法制備的納米管為銳鈦礦型的。王保玉等以TiO2為原料制備成TiO2納米管，通過不同溫度焙燒得到不同的樣品，用TEM,XRD,FTIR,BET等手段詳細的研究了溫度對晶型，比表面積的影響。 納米管的熱穩(wěn)定性及氧化鈦納米管的晶型由于二氧化鈦納米管為無定形結構，在熱力學上，屬于介穩(wěn)態(tài)。該模型見圖4 能夠很好的解釋實驗中增加TiO2/NaOH的摩爾比，氧化鈦納米管的平均管徑也增大。Dimitry [19]等系統(tǒng)地研究了合成溫度以及TiO2/NaOH mol 圖3b 符合氧化鈦納米管的形成機理，并給出了形成機理的原始驅(qū)動力的解釋。Yao和Ma通過TEM研究分別證實了(a)和(b)構型鈦納米管的存在。理論上鈦納米帶折疊或卷曲形成納米管時，可形成下列3種形狀：（a）蛇形的，即單層納米管的卷曲；（b）洋蔥式的，即幾個有弱相互作用的納米片的卷曲；（c）同心式的，通過卷曲或者折疊成多層的納米管。Sugimoto等研究證實了層狀的質(zhì)子化的二氧化鈦納米片的存在，Sun和Masaki各自報道了鈦酸鉀或者鈦酸鈉形成的納米帶。TiO2納米材料的反應機理目前，對二氧化鈦納米管的形成機理和組成尚存在分歧。微乳液法得到的粒子純度高、粒度小而且分布均勻，但穩(wěn)定微乳液的制備較困難。利用這兩種微乳液間的反應可得到無定型的TiO2，經(jīng)煅燒、晶化得到TiO2納米晶體。微乳液是指熱力學穩(wěn)定分散的互不相溶的液體組成的宏觀上均一而微觀上不均勻的液體混合物。液相沉積法具有以下優(yōu)點：對儀器要求比較低,溫度要求低(30～50℃),基片選擇比較廣等。 液相沉積法液相沉積法是以無機鈦鹽作原料，通過直接沉積來制備功能TiO2粉體和薄膜的液相法。這種方法的優(yōu)點是：原料來源廣泛、成本較低、設備簡單、便于大規(guī)模生產(chǎn)。其他的氣相制備技術 1包括：直流電濺射法、高頻無線電濺射法、分子束取向生長法和等離子體法等。最常使用的氣相法是高溫濺射沉積法(SPD).Ahonen等用鈦醇鹽做前驅(qū)體。氣相法具有成核速度快、產(chǎn)品結晶度高、純度高、生成粒子團聚少、粒徑易控制等優(yōu)點。TiO2納米材料的制備 氣相法TiO2納米材料的氣相合成主要是在化學技術和物理技術上發(fā)展起來的。研究結果表明：TiO2的晶粒大小，形狀，相組成或表面修飾以及其它成分的摻雜對其性質(zhì)﹑功能有顯著的影響，納米管的比表面積大，因而具有較高的吸附能力，有良好的選擇性，可望具有新奇的光電磁性質(zhì)，具有很好的應用前景。TiO2最早用來做涂料。參考文獻: [1]殷景華，王雅珍等．功能材料概論．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， [2]林鴻溢．納米材料與納米技術．材料導報，1993 [3] 劉吉平，郝向東．納米科學與技術[M] ．北京：高等教育出版社，2002 [4 張立德，牟季美．納米材料學[M]．沈陽：遼寧科學技術出版社，1994第五篇：納米材料 論文TiO2納米制備及其改性和應用研究進展于琳楓（12化學1班）摘 要： 二氧化鈦納米管由于新奇的物理化學性質(zhì)引起了廣泛的關注，本文就近年來在制備方法﹑反應機理﹑二級結構及摻雜和應用方面予以綜述，并討論了今后可能的研究發(fā)展方向。納米材料將成為材料科學領域一個大放異彩的明星展現(xiàn)在新材料、能源、信息等各個領域，發(fā)揮舉足輕重的作用。21世紀初的主要任務是依據(jù)納米材料各種新穎的物理和化學特性，設計出各種新型的材料和器件。納米材料的應用涉及到各個領域，在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領域有著廣泛的應用前景。使納米技術和生物學相結合，研究分子生物器件，利用納米傳感器，可以獲取細胞內(nèi)的生物信息，從而了解機體狀態(tài)，深化人們對生理及病理的解釋。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白質(zhì)非凡是酶，從而控制生化反應。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進入人體，可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織；使用納米技術的新型診斷儀器，只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病，美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱之為“定向?qū)棥薄Ｔ卺t(yī)藥方面的應用21世紀控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發(fā)展藥物定向治療，已提到研究日程上來。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。借助于傳統(tǒng)的涂層技術，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優(yōu)化反應路徑、提高反應速度方面的研究，是未來催化科學不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應用帶來革命性的變革。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑，主要是在有機物制備方面。納米粒于作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應?？墒褂糜谥苽錈o機抗菌材料。納米材料的量子尺寸效應使納米材料具有：高度光學非線性；特異性催化和光催化性；強氧化性與強還原性。當能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態(tài)的凝聚能時，納米微粒會呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的特性，稱之為量子尺寸效應。主要原因就在于直徑減少，表面原子數(shù)量增多，因此納米粉微粒通常具有相當高的表面能。表面與界面效應指納米晶體粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。這是由于納米超微粒制成的固體材料具有大的界面，界面原子排列相當混亂，原子在外力變形條件下容易遷移。小尺寸效應指當超微粒的尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態(tài)的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現(xiàn)新的尺寸效應。如熔點下降、強烈的化學活性和催化活性及特殊的光學、電學、磁學和力學及燒結性能。主要表現(xiàn)在：納米材料性能表現(xiàn)出強烈的尺寸依賴性。前者指所包含的納米微粒為晶體，后者由具有短程序的非晶態(tài)納米微粒組成，如納米非晶態(tài)薄膜．按其結構來分，納米材料的基本單元可以分為四類：零維的原子團簇和納米微粒；一維調(diào)制的納米單層或多層薄膜；二維調(diào)制的納米纖維結構；三維調(diào)制的納米相材料。一般認為納米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1100nm之間，二是材料此時具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學特性。其中納米材料是納米科技的重要組成部分。其涵義是人類在納米尺寸（109107m）范圍內(nèi)認識和改造自然，最終目標是通過直接操縱和安排原子、分子而創(chuàng)造特定功能的新物質(zhì)。文章簡要地概述了納米技術，納米材料的分類、特性以及納米材料在催化、涂料、醫(yī)藥等領域的應用，并展望了納米材料廣闊的應用前景。80年代初期納米材料這一概念形成以后，世界各國對這種材料給予極大關注。[參 考 文 獻] [1]劉吉平,[M].北京:科學出版社,2002:2,227229,234238,239242,230234.[2]——納米醫(yī)學[J]1世界新醫(yī)學信息文摘,2003,1(3):208210.[3][J].湘潭師范學院學報