【正文】 在底部還有很大空間》的演講 [01]， 他 首先提出了關(guān)于納米材料的著名設(shè)想 ：“我毫不懷疑 ， 當我們在很小尺寸上控制物體的結(jié)構(gòu)時 ， 我們便可以使材料具有極其精彩多變的性質(zhì) .”“如果有一天可以按人的意志去安排一個個原子 ， 將會產(chǎn)生多么偉大的奇跡 ?”他 隨后 提出了一個新的想法 ： 從石器時代開始 ， 人類從磨光箭頭到光刻芯片的所有技術(shù) ， 都是在 一次性地削去或者融合數(shù)以億計的原子 ， 以便把物質(zhì)做成有用的形態(tài) ， 那 我們 為什么不可以從另一個角度出發(fā) ， 從單個的分子甚至原子開始進行組裝 ， 以達到 我們的要求呢 ？ 實際上 ， 這一 想法 便是 納米科技的最終目的 ， 是以原子、分子為起點，去設(shè)計制造具有特殊功能的產(chǎn)品 .在未來，人們將可以用納米技術(shù) 將原子 一個一個地組裝起來，制成各種納米機器如納米泵、納米齒輪、納米軸承和用于分子裝配的精密運動控制器 .納米科技研究的技術(shù)路線可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方式 .“自上而下”是指通過微加工或固態(tài)技術(shù)，不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化；而“自下而上”是指以原子、分子為基本單元，根據(jù)人們的意愿進行設(shè)計和組裝，從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品 [02]. 眾所周知 ， 納米是一個 長度單位 ， 1nm 為 ， 納米材料 的定義一般把構(gòu)成材料 的 顆粒限制在 ～ 100nm 范圍 內(nèi) .廣義地說 ， 納米材料是指在三維空間至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料 [01]. 21 5 納米微粒是指顆粒尺寸為納米量級的超細微粒，它的尺寸大于原子簇，小于通常的微粉 .通常，把僅包含幾個到數(shù)百個原子或尺度小于 1nm 的 微粒 稱為“簇”，而把粒徑在 1～ 100nm之間 的 微粒稱為納米粒子 .當小粒子尺寸進人納米量級時，其本身就具有了量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，因而展現(xiàn) 出 許多特有的 性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景 .而納米 二 氧化 鈦 (TiO2)由于其具有粒徑小、比表面積大、磁性強、光催化、吸收性能好，吸收紫外線能力強，表面活性大、熱導(dǎo)性好、分散性好、所制懸浮液穩(wěn)定等優(yōu)點 ， 因此倍受關(guān)注，制備和開發(fā)納米二氧化 鈦 已 成為國內(nèi)外科技界研究的熱點之 一 . 本文 分析和 總結(jié)了前人對 納米二氧化 鈦研究的一些成果，改善了其 制備 方法 ，成功地制備出了金紅石型 二氧化 鈦納米棒 ，并對其進行了一系列的表征，探討了乙醇，鹽酸，反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對產(chǎn)物的影響，指出了其可能的生長過程和機理 . 一 納米二氧化鈦的研究現(xiàn)狀 二氧化鈦俗稱鈦白，是鈦系最重要的產(chǎn)品之 — ，也是一種重要的化工和環(huán)境材料 .納米二氧化鈦 是二十世紀七、八十年代開發(fā)成功的產(chǎn)品，這種新型無機材料的粒徑僅為普通材料的十分之一左右，因而具有很高的化學及表面活性、良好的耐熱性和耐化學腐蝕性 .利用 納米 二氧化鈦 的特征， 已 開拓了許多新穎的應(yīng)用領(lǐng)域， 其 目前主要用于涂料，搪瓷，塑料，橡膠，太陽能電池，自潔玻璃，降解有機污染物和殺滅 細 菌等方面 . 用 二氧化鈦制造的涂料色澤鮮艷，用量省，品種多， 且能保護介質(zhì)的物理穩(wěn)定性，增 強漆膜的機械強度和附著力，防止裂紋和裂縫，使用時還能防止紫外線及水分穿透，延長漆膜的壽命 [04]． 二氧化鈦折射率高，制得的瓷釉透明度強，具有重量輕、抗彎、抗沖擊等優(yōu)越特點 [04]． 用二氧化鈦作配料制得的塑料，不僅可以提高塑料的強度，延長使用壽命，而且用量省，色彩鮮艷 [04]． 用二氧化鈦制得的 白色和彩色橡膠制品在陽光照射下，耐曝曬、不裂、不變色、伸展率大，并且有耐酸堿的性能 [04]． 用二氧化鈦作紙張的填料，有較高的白度，光澤好，強度大，薄而光滑性能穩(wěn)定，印刷穿透能力小 [04]． 用二氧化鈦制成的焊條藥皮，可交直 流兩用，是一種很好的造渣劑，焊接時形成熔渣覆蓋在熔池上，不僅能使熔化金屬與周圍氣體隔絕，而且能使焊縫金屬結(jié)晶處于緩慢冷卻的保護中，從而改善焊縫結(jié)晶的形成條件 [04]． 納米二氧化鈦在太陽能電池 方面 有很重要的應(yīng)用 ． 目前， 開發(fā)太陽能電池 有 兩個關(guān)鍵問題 ，即 ： 提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本 .目前市場上的太陽能電池 大多屬于 硅太陽能電池 ，其 制造成本過高 ， 不利于廣泛應(yīng)用 .而九十年代發(fā)展起來的納米晶二氧化鈦太陽能電池 具有 成本廉價 ， 工藝 簡單 及性能 穩(wěn)定 等優(yōu)點 ， 已成為傳統(tǒng)太陽能電池的有力競爭對手 .目前， 納米晶二氧化鈦太陽能電池 光電效率穩(wěn) 定在 10 %， 制作成本僅為硅太陽能電池的 1/ 5～ 1/ 10 ， 壽命能達到 20年以上 [06]. 納米二氧化鈦在自潔玻璃中的應(yīng)用 .通常情況下，二氧化鈦表面與水的接觸角約為72176。 （ 19） 致謝 （ 10） 試劑與儀器 （ 9） 分析總結(jié) 納米 二氧化鈦研究 現(xiàn)狀 （ 4） 一 、 納米 二氧化鈦的研究現(xiàn)狀 21 1 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 題目 :水熱法制 備 金紅石型二氧化鈦納米棒 的研究 21 2 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果 .除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品 .本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔 . 作者簽名： 年 月 日 學位論文版 權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱 .本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士學位論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文 . 本學位論文屬于 保密 □，在 _________年解密后適用本授權(quán)書 . 不保密 □ . （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 21 3 目 錄 摘要 （ 4） 關(guān)鍵詞 （ 4） 前言 （ 5） 納米 二氧化鈦的應(yīng)用 （ 5） 納米 二氧化鈦 的 制備方法 （ 6） 納米 二氧化鈦的 制備現(xiàn)狀 （ 8） 二 、 改善納米 二氧化鈦 的 制備方法 （ 9） 改善制備 納米 二氧化鈦的 方法 （ 10） 三、 實驗過程及結(jié)果分析 （ 10） 實驗過程 （ 10） 樣品表征 （ 10） 結(jié)果分析 （ 10） 四 、總結(jié) （ 20） 參考文獻 ，經(jīng)紫外光照射后，接觸角在 5176。 ，即：此時 水滴可完全浸潤表面，顯示非常強的超親水性 ， 停止光照后，表面超親水性可維持數(shù)小時到一周左右， 慢慢回到以前的疏水狀態(tài) .再用紫外燈照射，又表現(xiàn)為超親水性 [05].采用間歇紫外燈照射可以使表面始終保持 超親水性 .實驗表明，鍍有 二氧化鈦薄膜的表面具有超親水性， 一旦表面被油污等污染，因其超親 水性，油污不易附著，會在外部風力，水淋沖力和重力等作用下自行脫落 ，陽光中的紫外線足以維持 表面 超親水 性，從而使其具有長期自潔去污的功能 . 納米二氧化鈦在殺菌方面的應(yīng)用 .TiO2受光時 能 生成化學活 潑 性很強的超氧化物陰離子21 6 自由基和氫氧自由基， 當遇到細菌時， 會 直接攻擊細菌的細胞，致使細菌細胞內(nèi)的有機物降解，以此殺滅細菌，并使之分解 .一般常用的殺菌劑銀、銅等 都 能使細菌細胞失去活性，但細菌殺死后，尸體 會 釋放出內(nèi)毒素等有害的組分 [05].而 納米二氧化鈦不僅能影響細菌繁殖力，而且能破 壞細菌的細胞膜結(jié)構(gòu)，達到徹底降解細菌，防 止內(nèi)毒素引起的二次污染 .納米二氧化鈦屬于非溶出型材料，在殺滅 和降解細 菌的同時，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的 殺滅和降解細菌 的 效果 . 納米二氧化鈦在降解污染物方面的應(yīng)用 .TiO2 光催化技術(shù)工藝簡單、成本低廉，利用自然光、常溫常壓即可催化分解污染物，具有高活性、無二次污染、無剌激性、安全無毒、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好等特點，是最具開發(fā)前景的綠色環(huán)保催化劑之一 .采用納米 TiO2光催化劑處理有機廢水，能有效地將水中的鹵化脂肪烴、鹵代芳烴、硝基芳烴、多環(huán)芳烴、酚類、染料、農(nóng)藥等進行除毒、脫色、礦化，最 終降解為二氧化碳和水，目前這方面的研究已取得進展，光催化降解污水將成為有效的處理手段 .利用金紅石型納米二氧化鈦的紫外線屏蔽優(yōu)異性 ， 以及光催化效應(yīng)來降解氧化物（ NOX）、硫氧化物（ SOX）等，還可以有效地治理工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放所造成的大氣污染，其原理是將有機或無機污染物進行氧化還原反應(yīng)，生成水、二氧化碳、鹽等，從而凈 化空氣 .研究結(jié)果顯示，納米二氧化鈦光催化空氣凈化涂料、陶瓷等材料在消除氮氧化物等方面具有良好的 應(yīng)用 前景 . 此外，納米二氧化鈦在磁性材料、淺色導(dǎo)電材料、氣體傳感器、濕度傳感器等領(lǐng)域已得到很好的應(yīng) 用 .隨著應(yīng)用研究的深入，它的應(yīng)用領(lǐng)域必將越來越廣泛 . 納米二氧化鈦 的制備方法有很多，通常人們將這些方法分為固相法，氣相法和液相法三大類 . 固相法是通過固相到固相的變化來制備納米 TiO2 粉體，基礎(chǔ)的固相法是 鈦 或 鈦 的氧化物按一定的比例充分混合，研磨后進行鍛燒，通過發(fā)生固相反應(yīng)直接制得納米 TiO2 粉體，或者是再次粉碎得到納米 TiO2 粉體 [08].固相法包括熱分解法，固相反應(yīng)法，火花放電法，高能球磨法等 .固相法雖然經(jīng)濟，工藝過程和設(shè)備簡單，但是其耗能大 ，產(chǎn)物 易受污染 ， 純度 不夠 高 ，且 粒度分布和粒子外貌上不能令人滿意，所以主要用于對粉體的純度和粒度要求不高的情況 ， 如 :高能球磨法是靠壓碎、擊碎等作用，機械粉碎成粉末，可得到粒徑為 15～50 nm 的納米 TiO2 粉體 . 氣相法指直接利用氣體或者通過各種手段將物質(zhì)變?yōu)闅怏w，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理或化學反應(yīng)，最后在冷卻過程中