纳米材料与纳米TiO2的制备.doc

TiO 2 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, TiO 2 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 TiO 2 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 TiO 2 能有效减少光生电子和光子的复合, 增强 TiO 2 的氧化还原能力。同时纳米 TiO 2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 TiO 2 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。纳米粒子的制备方法有多种, 利用反相微乳液作为媒介制备纳米 TiO 2 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 TiCl 4 为原料,在反相微乳液中反应制备纳米 TiO 2, 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 TiO 2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 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 1~10 0nm 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