【正文】 深入，很多情況只是憑籍經(jīng)驗(yàn)，仍需許多科學(xué)工作者的不斷探索。施利毅等人[24]以TritonX100、環(huán)己烷、正己醇、TiCl氨水為原料，采用微乳液法也制備了納米二氧化鈦。本法利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑作用下形成一個(gè)均勻的乳液，劑量小的溶劑被包裹在劑量大的溶劑中形成一個(gè)微泡，微泡表面被表面活性劑包裹，分散于油相中，通過(guò)控制微泡的尺寸來(lái)控翩微顆粒的大小，可制得單分散的納米微粉。 微乳液法微乳液法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種制備納米微粒新型的有效方法。 濺射法該法主要是用兩塊金屬板分別作為陽(yáng)極和陰極，陰極為蒸發(fā)用的材料，～，使Ar氣在兩電極間的輝光作用下形成離子，從而沖擊陰極靶材表面，使靶材表面原子蒸發(fā)出來(lái)形成納米粒子，并在附著面上沉積下來(lái)?？刂频嗡贋?d/s，—4000。方法四：郭俊懷[20]等人在快速攪拌下，將濃氨水緩慢加入到TiO2的鈦鹽溶液中，直至溶液變?yōu)檎吵頎钅z體，然后調(diào)節(jié)pH到7，陳化1h后，進(jìn)行濃縮、烘干，待水分含量達(dá)10%左右后成球處理，加入適量乙醇，在70℃下烘干，并進(jìn)一步在450℃下煅燒2h即制得了納米TiO2。在草酸氧鈦溶液中加入檸檬酸和乙酸銨，80℃加熱攪拌4～6h得透明凝膠，將此透明凝膠放入烘箱，在150～200℃使其炭化，然后在馬弗爐里500℃灼燒即可得納米TiO2。方法二：將10mlTiCl4緩慢滴入40ml氨水中，抽濾得白色沉淀，洗滌至無(wú)Cl—，烘干，稱量。該法工藝簡(jiǎn)單，易于操作，是目前用得比較多的方法。xH2O干凝劑中，以CCl4作溶劑，在溫度90℃下可制備出超微銳鈦型TiO2[18]。 熱合成法以水或有機(jī)溶劑作溶媒，在內(nèi)襯耐腐蝕材料的密閉高壓釜中加入納米二氧化鈦的前驅(qū)體，按一定升溫速度加熱，待高壓釜達(dá)所需溫度值，恒溫一段時(shí)間，卸壓后經(jīng)洗滌、干燥即可得納米TiO2。方法四：鈦醇鹽水解法以鈦醇鹽為原料，通過(guò)水解和縮聚反應(yīng)制得溶膠，再進(jìn)一步縮聚得到凝膠，凝膠經(jīng)干燥和煅燒處理即可得納米TiO2。此法原料來(lái)源廣泛、成本較低，只要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)就能得到分散性好、粒徑小、粒度分布窄的納米二氧化鈦粉體。方法三：堿中和水解法該法主要是以TiCl4或TiOSO4為原料，將其配制成一定濃度的溶液后，加入堿性溶液進(jìn)行中和水解或加熱水解，所得二氧化鈦水合物經(jīng)解聚、洗滌、干燥和煅燒處理即可得納米TiO2[7]。nH2O(g) ()日本某公司以氮?dú)?、氦氣或空氣作載氣，將鈦醇鹽蒸汽和水蒸氣導(dǎo)入反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行瞬間混合和快速水解反應(yīng)而制得納米TiO2。H2O(g) ()nTiO2方法二：鈦醇鹽氣相水解法該工藝最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)成功。已有報(bào)道，在硫酸根離子和磷酸根離子存在條件下，用20min到兩周左右緩慢地加水分解氯化鈦溶液時(shí)可得到金紅石型納米TiO2。等離子體噴霧法是利用等離子體噴槍能產(chǎn)生50000K高溫的特點(diǎn)，將這種噴槍的噴出物急驟冷卻而生成納米級(jí)的超微粒子[17]。以TiCl4為原料，氫氣為載氣，氧氣為反應(yīng)氣體，應(yīng)用頻率為2450MHz的微波誘導(dǎo)可合成有機(jī)膜包裹的TiO2。根據(jù)物質(zhì)的原始狀態(tài)可分為：固相法、液相法、氣相法；根據(jù)研究納米粒子的學(xué)科可分為：物理方法、化學(xué)方法、物理化學(xué)方法；根據(jù)制備技術(shù)可分為：機(jī)械粉碎法、氣體蒸發(fā)法、溶液法、激光合成法、等離子體合成法、射線輻照合成法、溶膠凝膠法等[17]。對(duì)它的研究和利用無(wú)疑會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大改變。還有人發(fā)現(xiàn)，TiO2對(duì)有害氣體也具有吸收功能，如含TiO2的烯烴聚合物纖維涂在含磷酸鈣的陶瓷上可持續(xù)長(zhǎng)期地吸收不同酸堿性氣體。 納米TiO2還有其它其它功能。納米TiO2用在紡織漿料里面，通過(guò)與淀粉的完美結(jié)合，提高紗線的綜合織造性能，減少PVA的用量，煮漿時(shí)間短，降低了漿料成本，提高漿紗效益，也解決了PVA漿料不易退漿、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題。歐盟對(duì)PVA的限制，也將是我國(guó)棉紡織品出口綠色貿(mào)易壁壘的關(guān)注重點(diǎn)。我國(guó)從上世紀(jì)五六十年代開(kāi)始使用的漿料PVA為高分子化合物，在自然環(huán)境中很難降解。 透明隔熱涂料 將納米TiO2添加到涂料中制成納米復(fù)合涂料，由于納米TiO2具有常規(guī)材料所不具備的特殊光學(xué)特性，并普遍存在“藍(lán)移”現(xiàn)象，對(duì)紫外長(zhǎng)波、中波及紅外線反射率高，且納米TiO2光學(xué)反射譜重復(fù)性好，故添加在涂料中可以達(dá)到屏蔽紫外線和隔熱的目的，大幅度提高涂料的抗老化性能。 粉末涂料 將納米二氧化鈦添加在粉末涂料中，可制成光澤和力學(xué)性能優(yōu)異的高檔粉末汽車面漆。 納米TiO2亦可用于金屬閃光面漆、粉末涂料、抗菌防霉內(nèi)墻涂料和透明隔熱涂料等涂料中。利用二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)理論，制備親水性和親油性兩相共存的二元協(xié)同納米1102界面涂料，使涂膜同時(shí)具有自清潔和防霧等功能。目前，解決這一矛盾，尋找適合的固定納米TiO2的技術(shù)，選擇聚合物基料種類和最佳的納米TiO2的添加量一直是研究熱點(diǎn)。納米TiO2可制備殺菌涂料和用于凈化空氣涂料，該領(lǐng)域已獲得國(guó)家自然科學(xué)基金資助，目前取得較大進(jìn)展。再次，納米TiO2具有較高的光催化活性，是一光催化半導(dǎo)體抗菌劑。在建筑外墻涂料中添加適量的納米TiO2，可以將乳膠漆的耐候性提高到一個(gè)新的等級(jí)。其中金紅石型納米TiO2的耐候性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性均優(yōu)于納米銳鈦型TiO2。這一隨角變色性能使傳統(tǒng)上流行的汽車面漆大增光彩。首先，納米TiO2是一種重要的新型無(wú)機(jī)效應(yīng)顏料，具有透明性、隨角異色效應(yīng)等，作為效應(yīng)顏料，納米TiO2添加到轎車用的金屬閃光漆中，與鋁粉顏料之比為l：l或2：l，其含量可達(dá)1％2％，從不同角度觀察其涂膜的反射光可看到不同的顏色。利用納米Ti02的催化作用將這些氣體氧化成蒸汽壓低的硫酸和硝酸，在降雨過(guò)程中除去，從而達(dá)到降低大氣污染的目的。納米Ti02通過(guò)光催化作用可將吸附于其表面的這些物質(zhì)氧化分解；從而使空氣中這些物質(zhì)的濃度降低。 在空氣凈化方面的應(yīng)用近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，空氣污染越來(lái)越受到人們的重視，環(huán)境有害氣體主要包括室內(nèi)有害氣體和大氣污染氣體。造紙工業(yè)廢水排放量大，難處理，污染嚴(yán)重，是我國(guó)主要的工業(yè)污染源之一。若能將其負(fù)載于某一載體上，使其漂浮于水面，則能有效提高Ti02的光催化活性。處理這種不溶于水且密度比水小的油污，一直是人們關(guān)注的難題。雖然表面活性劑中的鏈烷烴部分采用光催化降解反應(yīng)還較難完全氧化成C02，但隨著表面活性劑苯環(huán)部分的破壞，表面活性及毒性大為降低，生成的長(zhǎng)鏈烷烴副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的危害明顯減少，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)將此法用于廢水中表面活性劑的處理，這具有很大的吸引力。非離子型和陽(yáng)離子型表面活性劑不但很難生物降解，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生有毒或者不能溶解的中間體。納米Ti02光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，只需向反應(yīng)液中加入微量的Fe3+就可以大大提高COD的去除率及無(wú)機(jī)磷的回收率。研究發(fā)現(xiàn)，用Ti02/Si02體系能夠很迅速地降解R6G染料。而且因?yàn)樗鼈兊难趸芰?qiáng)，使氧化反應(yīng)一般不停留在中間步驟，不產(chǎn)生中間產(chǎn)物[7]。02)以及OH + OH ()上面的式子中產(chǎn)生了非?；顫娏u基自由基(02的存在，一個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)就是：H2O2 +OOH + H2O+ e→ H2O2 + OH ()H2O2 + e → OOH + OH ()2O2 ()H2O +OH + H+ ()OH + h+ → OH)。大多數(shù)光催化氧化反應(yīng)是直接或間接的利用空穴的氧化能。TiO2 + hν → TiO2 + h+ + e （）H ++ e → 復(fù)合 + 能量 （）當(dāng)催化劑存在合適的俘獲劑或表面缺陷時(shí)，電子和空穴的重新復(fù)合得到抑制，在它們復(fù)合之前，就會(huì)在催化劑表面發(fā)生氧化一還原反應(yīng)。多數(shù)場(chǎng)合里，光催化反應(yīng)都離不開(kāi)空氣和水溶液，這是因?yàn)檠鯕饣蛩肿雍凸馍娮蛹肮馍昭ńY(jié)合產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)極為活潑的自由基基團(tuán)，主要的自由基及反應(yīng)歷程可由以下的系列式子來(lái)表示?？昭梢?shī)Z取半導(dǎo)體顆粒表面被吸附物質(zhì)或溶劑中的電子，使原本不吸收光的物質(zhì)被活化并被氧化，電子受體通過(guò)接受表面的電子而被還原。當(dāng)能量大于或等于能隙的光(hν=Eg)照射到半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體微粒吸收光產(chǎn)生電子空穴對(duì)。 光催化機(jī)理借助于太陽(yáng)光中的3％～4％的紫外光，利用二氧化鈦?zhàn)鬏d體處理有機(jī)污染物，稱為光催化降解處理技術(shù)。余家國(guó)等人[14]研究了在太陽(yáng)光照射下用多孔納米TiO2薄膜處理水溶液中的敵敵畏有很好的效果。方佑齡等人[13]用浸漬法制備了漂浮于水面上的TiO2光催化劑，研究了其對(duì)辛烷的光催化分解。納米TiO2復(fù)合材料對(duì)有機(jī)廢水的處理，效果十分理想。這項(xiàng)新的多相光催化污染治理技術(shù)因其能耗低，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，可減少二次污染等特點(diǎn)，在環(huán)境保護(hù)中日益受到人們的重視。納米TiO2光催化作用使得高層建筑的玻璃、廚房容易粘污的瓷磚、汽車后視鏡及前窗玻璃的保潔都可很容易地進(jìn)行。利用這樣一個(gè)效應(yīng)可以在玻璃、陶瓷和瓷磚的表面涂上一層納米TiO2薄層有很好的保潔作用。TiO2還對(duì)其它物質(zhì)有降解功能，比如馮良榮等人[11]研究發(fā)現(xiàn)納米TiO2對(duì)表面活性劑SDBS的降解有很好的效果。而TiO2對(duì)于CFCl3的降解具有良好的光催化活性，用TiO2/WO3體系降解CFCl3，%。利用納米TiO2的透明性和紫外線吸收能力還可用作食品包裝膜、油墨、涂料和塑料填充劑，可以替代有機(jī)紫外線吸收劑，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。與同樣劑量的一些有機(jī)紫外線防護(hù)劑相比，納米TiO2在紫外區(qū)的吸收峰更高，更可貴的是它還是廣譜屏蔽劑，不象有機(jī)紫外線防護(hù)劑那樣只單一對(duì)UVA或UVB有吸收。納米TiO2在不同波長(zhǎng)區(qū)均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸收性能，與其他有機(jī)防曬劑相比，納米TiO2具有無(wú)毒、性能穩(wěn)定、效果好等特點(diǎn)。其防曬機(jī)理是吸收紫外線,主要吸收中波區(qū)紫外線。防曬機(jī)理是簡(jiǎn)單的遮蓋,屬一般的物理防曬,防曬能力較弱。納米TiO2的強(qiáng)抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。 防紫外線功能納米TiO2的抗紫外線機(jī)理：按照波長(zhǎng)的不同,紫外線分為短波區(qū)190～280nm、中波區(qū)280～320nm、長(zhǎng)波區(qū)320～400nm。具有一下功能及在涂料中的用途： 殺菌功能在紫外線作用下，而且隨著超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化殺死癌細(xì)胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度處理自來(lái)水，可大大減少水中的細(xì)菌數(shù)，飲用后無(wú)致突變作用，達(dá)到安全飲用水的標(biāo)準(zhǔn)[10]。2 納米TiO2的功能及用途納米TiO2具有十分寶貴的光學(xué)性質(zhì)，在汽車工業(yè)及諸多領(lǐng)域都顯示出美好的發(fā)展前景。國(guó)際上在此領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。有關(guān)研究還表明，在今后10年中，納米材料的市場(chǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的速度還會(huì)加快，因?yàn)楣I(yè)國(guó)家納米材料領(lǐng)域的專利自1993年以來(lái)一直以每年20%以上的速度遞增。如信息與通訊方面的磁性存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、液晶顯示、光學(xué)方面的功能性薄膜；電子方面的原件開(kāi)發(fā)，能源方面的太陽(yáng)能電源，熱敏絕緣體，測(cè)量與控制技術(shù)方面的傳感器；陶瓷方面的結(jié)構(gòu)陶瓷，功能陶瓷以及其他方面的抗老化橡膠、功能油漆、光催化降解劑、保潔抗菌材料、超高磁能衡土水磁體等。特別是在80年代末期，這種能產(chǎn)生誘人的“隨角異色”效應(yīng)的效應(yīng)顏料被成功地用于豪華型高級(jí)轎車面漆之后，引起了世界范圍的普遍關(guān)注，發(fā)達(dá)國(guó)家如美、日、歐等國(guó)對(duì)此研究工作十分活躍，相繼投入了大量人力、物力，并制訂了長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈迄今，他們已取得許多令人驚異的成果，并已形成高技術(shù)納米材料產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)這種附加值極高的高功能精細(xì)無(wú)機(jī)材料，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，納米氧化物材料也正成為我國(guó)產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。 發(fā)展前景納米TiO2是具有屏蔽紫外線功能和產(chǎn)生顏色效應(yīng)的一種透明物質(zhì)。納米粉體中的納米TiO2粉體目前在能源、化工、冶金、半導(dǎo)體材料、光催化材料、太陽(yáng)能的儲(chǔ)存與利用、光化學(xué)轉(zhuǎn)換、精細(xì)陶瓷等方面得到廣泛應(yīng)用，故合成納米TiO2己經(jīng)成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。我們把粉體粒徑在1～100nm的粉體稱作納米粉體。調(diào)整Al2O3／Si02的重量比的比例，可改變Ti02在不同介質(zhì)中的分散性。經(jīng)Al2O3包膜的Ti02表面具有正電荷，而用SiO2處理的Ti02帶負(fù)電荷。MoO3Ti02表面有較強(qiáng)的酸性，而Zn02Ti02表現(xiàn)出明顯的堿性。在改性時(shí)常加入Al、Si、Zn等氧化物，Al或Si的氧化物單獨(dú)存在時(shí)無(wú)明顯的酸堿性，但與Ti02復(fù)合，則呈現(xiàn)強(qiáng)酸性，可以制備固體超酸。這種表面羥基可提高Ti02作為吸附基及各種載體的性能，為表面改性提供方便。此時(shí)，空氣中的水解離吸附在氧空位中，成為化學(xué)吸附水(表面羥基)，化學(xué)吸附水可迸一步吸附空氣中的水分，形成物理吸附層。近年來(lái)對(duì)納米TiO2的研究表明，納米粒子的光催化活性明顯優(yōu)于相應(yīng)的體相材料。 由于存在著顯著的量子尺寸效應(yīng)，納米TiO2具有特殊的光物理和光化學(xué)性質(zhì)。納米TiO2粒徑很小，因而活性較大，吸收紫外線的能力很強(qiáng)。與常規(guī)材料相比，納米級(jí)TiO2粉體具有以下特性：（1）比表面大；（2）磁性強(qiáng)；（3）光吸收性能