纳米材料与纳米tio2的制备

《纳米材料与纳米tio2的制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、TiO2是一种重要的无机功能材料，在许多领域内都有广泛的应用前景。例如用作太阳能电池[1]、电子陶瓷、湿度传感器、高级涂料和防晒化妆品等。随着人们对环境保护的关注，TiO2作为光催化材料一直是近年来材料科学和催化化学研究的热点[2-4]。纳米级的TiO2由于其粒径小，表面活性高，具有独特的小尺寸效应、表面效应和量子效应，成为光催化的首选材料．纳米TiO2能有效减少光生电子和光子的复合，增强TiO2的氧化还原能力。同时纳米TiO2巨大的表面能，可以将反应物吸附在其表面，有利于催化反应的进行。而且TiO2无毒，具有良好的化学稳定性，对许多细菌具有杀菌作用，是环保型催化剂。纳米粒子的制备方

2、法有多种，利用反相微乳液作为媒介制备纳米TiO2已引人们的日益重视[5-6]。反相微乳液（W/O型）是在表面活性剂作用下，由水相高度分散在油相中形成热力学稳定的体系．油水界面上表面活性剂形成有序组合体，水核被表面活性剂单分子层包围，类似于“微型反应器”，是制备纳米粒子理想的媒介。在反相微乳液中，适当控制反应条件可以大大降低粒子间的团聚，得到粒径均匀的纳米粒子。Chhabra等[7]以氨水与TiCl4为原料，在反相微乳液中反应制备纳米TiO2，粒子粒径在20-30nm，但是粒子团聚比较严重。本文采用Gemini/环己烷/氨水微乳液体系中溶解钛酸正丁酯（TNB）制备了粒径小、分散均匀的T

3、iO2纳米粒子，并考察了水与表面活性剂摩尔比和钛酸正丁酯浓度等因素对粒子粒径的影响。0文献综述0.1纳米材料概述纳米材料和技术是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支。以“纳米”来命名的材料出现在20世纪80年代，它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1~100nm范围。在纳米材料发展初期，纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。现在广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料[8]。三维以下的纳米材料可称为低维纳米材料[9-10]。若按形貌划分，纳米材料的基本单元可分为实心球、棒状、线状、管状、须状、空心球以及其它形

4、状等纳米粒子。由于纳米材料的光学、电学等特性往往与其基本单元的形貌有关，因此，形貌控制合成就应运而生。纳米材料的制备在当前纳米材料科学研究中占据极为重要的地位，其关键技术是控制材料的大小和形貌并获得较窄的粒度分布。纳米材料科学是原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点。由于纳米材料尺寸小，可与电子的德布罗意波长、超导相干波长及原子玻尔半径相比拟，电子被局限在一个体积十分微小的纳米空间，电子运输受到限制，电子平均自由程很短，电子的局域性和相干性增强。尺度下降使纳米体系包含的原子数大大降低，宏观固定的准连续能

5、带消失了，而表现为分立的能级，量子尺寸效应十分显著，这使得纳米体系的光、热、电、磁等物理性质与常规材料不同，出现许多新奇特性。过去通常把纳米粉末的制备方法分为两大类：物理方法和化学方法。如：液相法和气相法属于化学方法，而机械粉碎法则归为物理方法。目前主要将纳米粉末的制备方法分为气相法、液相法和固相法三种。0.1.1纳米材料的制备方法气相法该方法利用金属化合物蒸汽的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。主要有以下几种方法：(l)气体冷凝法(2)活性氢—熔融金属反应法(3)溅射法(4)通电加热蒸发法(5)激光诱导化学气相沉积(LI-CVD)(6)爆炸丝法液相法该法均以均相的

6、溶液为出发点，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。主要有以下几种方法:(l)沉淀法(2)喷雾法(3)水热法(高温水解法)(4)冷冻干燥法(5)溶胶-凝胶法(6)辐射化学合成法。固相法固相法是通过从固相到固相的变化来制备粉体，主要包括热分解法、固相反应法和机械粉碎法等。(l)热分解法(2)固相反应法(3)火花放电法(4)高能球磨法。0.1.2纳米粉末的应用当粒子尺寸进入纳米量级时，由于其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的热学、磁学、光学、表面活性及敏感性、光催化性等物理特

7、性以及吸附、分散和团聚等化学特性。这些特性使得纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。因此在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密材料及新材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景，同时也将推动基础研究的发展。纳米微粒由于尺寸小，表面能占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子