纳米TiO2的制备与应用
纳米二氧化钛 (TiO2)应用：水处理、催化剂载体、紫外线吸收等
纳米二氧化钛(TiO2)应用：水处理、催化剂载体、紫外线吸收等
二十世纪纳米技术兴起并迅速发展，由于纳米材料的独特性质使它在科学技术领域占据重要地位。
纳米二氧化钛(TiO2)具有许多的特殊性能比如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，从而使其与普通二氧化钛相比具有许多特殊性能。
纳米二氧化钛在水处理、催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、涂料填料、光电子器件等领域具有广泛的用途。
纳米TiO的制备方法有气相法、液相法。
目前，研究的一个热点是纳米TiO2 作为半导体光催化剂用于废水、废气的净化。
纳米TiO2 具有湿敏、气敏功能，如它对一氧化碳极为敏感，可用在传感器上，尽管我国对纳米二氧化钛的研究起步较晚，但是科技工作者们在其制备和应用上做了大量的工作和深入的研究，并取得了许多成果。
河北麦森钛白粉有限公司生产的纳米二氧化钛(光催化)(MS-GCA01)
产品性能：
本品光催化纳米二氧化钛外观为白色疏松粉末。
在可见光或紫外光的作用下具有很强的氧化还原能力，化学性能稳定，能将甲醛，甲苯，二甲苯，氨，氡，TVOC等有害有机物，污染物，臭气，细菌，病毒，微生物等有害有机物彻底分解成无害的CO2和H2O，并具有去除污染物，亲水性，自洁性等特性，性能持久，不产生二次污染。
本品适合于各种空气污染治理的光触媒喷剂，纳米抗菌涂料，污水处理(可将造纸厂，印染厂，酒精厂和化工厂等废水中的大分子有机物进行降解，使之变成CO2，H2O)纳米抗菌自洁纤维，电子材料等产品，产品比表面大，光催化效率高，分解有害气体速度快，本品吸收紫外线能力强范围广(280nm-460nm)。
纳米TiO2粉体制备方法
1.纳米TiO 2粉体制备方法1.1.物理法1.1.1.气相冷凝法:预先处理为气相的样品在液氮的气氛下冷凝成核制得纳米TiO2 粉体,但该法不适于制备沸点较高的半导体氧化物1.1.2.高能球磨法:工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差1.2.化学法1.2.1.固相法:依靠固体颗粒之间的混合来促进反应,不适合制备微粒1.2.2.液相法:就是将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛) ,再经煅烧得到TiO2. 研究最广泛。
以四氯化钛为原料,其反应为TiCl4 + 4H2O → Ti (OH) 4 + 4HCl ,Ti (OH) 4 → TiO2 + 2H2O.以醇盐为原料,其反应为Ti (OR) 4 + 4 H2O → Ti (OH) 4 + 4 ROH ,Ti (OH) 4TiO2 + 2 H2O.−−−→煅烧主要包括硫酸法、水解法、溶胶-凝胶(Sol2gel) 法、超声雾化、热解法等。
溶胶- 凝胶法就是将钛醇盐制备成二氧化钛溶胶. 为了得到多孔催化剂,通常采用煅烧等方法将凝胶进行干燥,去除溶剂,制得干凝胶. Dagan 等[25 ]采用超临界干燥法所制得的TiO2气凝胶孔隙率为85 % ,比表面积高达600 m2·g - 1 ,晶粒尺寸为5. 0 nm ;对水杨酸的光催化氧化表明该催化剂具有比Degussa P - 25 TiO2粉末更高的催化活性.1.2.3.气相法:其核心技术是反应气体如何成核的问题. 通过四氯化钛与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2 ,目前德国Degussa 公司P-25 粉末光催化剂是通过该法生产的常用的化学制备方法有溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、喷雾热解法、水热法和氧化- 还原法等。
2.纳米TiO2薄膜制备方法：除了与粉体制备相同的制备方法如溶胶-凝胶法、热解法外,还有液相沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。
2.1.溶胶-凝胶法(Sol-Gel)：制备的薄膜纯度高,且制备工艺简单,易批量生产;2.2.水热合成法：通过水解钛的醇盐或氯化物前驱体得到无定形沉淀，然后在酸性或碱性溶液中胶溶得到溶胶物质，将溶胶在高压釜中进行水热Ostwald熟化。
TiO2纳米材料的制备及其光催化性能
TiO2溶胶的制备及其光催化性能一、实验目的1•掌握水解法制备TiO2溶胶的基本原理；2.掌握多相光催化反应的催化剂活性评价方法；3•掌握紫外分光光度计的测试原理。
二、TiO2光催化简介1•光催化反应原理自从1972年日本学者Fujishima和Honda在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术开始引起世界各行各业科技研究者的极大关注。
半导体多相光催化技术作为一种环境友好型的新型催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域都有着广泛的应用。
TiO2是n型半导体，根据固体能带理论，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenceband，V.B.)和空的高能导带(conductionband，C.B.)构成。
价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。
TiO2(锐钛矿)的Eg=3.2eV,相当于387nm光子的能量。
当TiO2受到波长小于387nm的紫外光照射时，处于价带的电子就可以从价带激发到导带(e-)，同时在价带产生带正电荷的空穴(h+)，从而形成电子-空穴对。
当光生电子和空穴分别扩散到催化剂表面时，和吸附物质作用后会发生氧化还原反应。
其中空穴是良好的氧化剂，电子是良好的还原剂。
大多数光催化氧化反应是直接或间接利用空穴的氧化能力。
空穴一般与TiO2表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的氢氧自由基OH・，它能够无选择性氧化多种有机物并使之彻底矿化，最终降解为CO2、H2O等无害物质。
而光生电子具有强的还原性可以还原去除水体中的金属离子。
光催化过程的基本反应式如下：TiO2+hv(>TiO2的禁带宽度3.2eV)—h++e-h ++e -—>hv （或热量）H 2OH ++OH -OH -+h +f•OHH 2O+h +f•OH +H+空气中游离氧的作用就犹如电子的受体，可形成超氧负离子・02-,超氧负 离子与羟基自由基一样也是强氧化还原活性的离子，它们可以氧化和降解半导 体表面上甚至其附近的许多细菌和其他有机物。
tio2纳米材料的制备与表征
tio2纳米材料的制备与表征制备和表征二氧化钛（TiO2）纳米材料是一项重要的科学任务，由于其广泛的应用领域，包括光催化、太阳能电池、光电器件、光致发光、药物载体和生物成像等。
下面将介绍一种常用的制备和表征TiO2纳米材料的方法。
制备目前，制备TiO2纳米材料的主要方法包括化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、水热法、微波等离子体化学方法等。
这里我们以水热法为例。
水热法是一种在高温高压条件下，利用水作为溶剂，使原料在其中发生化学反应并形成结晶的方法。
制备TiO2纳米材料的水热法通常包括以下步骤：1.将一定量的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和适量的硝酸（HNO3）溶液混合，搅拌均匀。
2.将上述混合液转移到高压反应釜中，密封后置于烘箱中加热至指定温度（通常为150-250℃）。
3.在该温度下保持一定时间（例如1-10小时），使钛酸丁酯和硝酸发生水热反应，生成二氧化钛（TiO2）纳米颗粒。
4.待反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，取出产物。
5.用去离子水冲洗产物，去除可能存在的杂质。
6.最后，将产物进行干燥，得到TiO2纳米材料。
表征为了确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料，以及其结构和形貌等性质，我们通常会使用一系列表征方法。
1.X射线衍射（XRD）：XRD可以用于确定材料的晶体结构和相组成。
通过对比标准PDF卡片，可以确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料。
2.扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）：SEM和TEM可以用于观察材料的形貌和尺寸。
通过这些方法，我们可以了解到制备得到的TiO2纳米材料的形状、大小以及分布情况。
3.光电子能谱（XPS）：XPS可以用于分析材料的化学组成和化学状态。
通过这种方法，我们可以确认制备得到的物质是否含有Ti、O元素，并得到它们的比例。
4.紫外-可见光谱（UV-Vis）：UV-Vis可以用于研究材料的电子结构和光学性质。
通过这种方法，我们可以得到制备得到的TiO2纳米材料的吸收边和带隙等信息。
纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究毕业论文
毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。
由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。
但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。
人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。
众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。
1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。
这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。
锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。
事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。
简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。
纳米TiO2的制备综述
纳米TiO2的制备综述应091-2纳米二氧化钛的制备摘要：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
纳米二氧化钛在生活和生产中有着不可替代的作用：纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。
目前，制备纳米TiO2的方法很多，基本上可归纳为物理法和化学法。
物理法又称为机械粉碎法，对粉碎设备要求很高；化学法又可分为气相法、液相法和固相法。
关键词：纳米二氧化钛制备方法生产生活应用二氧化钛目前主要有以下几种制备方法：一：液相法1.1.溶胶-凝胶法【1】溶胶凝胶法是液相合成制备纳米TiO2的典型方法。
以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体，将其溶于无水乙醇中，缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解，得到稳定的TiO 凝胶。
生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]：n[EtOH]：n[H2O]=3：4：3，制得的TiO2凝胶在100~C干燥5h后，放入马弗炉在500"C保温(灼烧)l0h，取出后自然冷却至室温，研磨后即得纳米TiO2粉体。
1.2.水解沉淀法【2】水解沉淀法制备TiO2粉体的工艺流程为：首先在自然冷却下，将TiCl4缓慢滴加到去离子水、浓盐酸水溶液、浓盐酸+硫酸铵水溶液和其他沉淀剂的水溶液中；其后在一定温度下，搅拌、回流、保温一段时间，制备出沉淀物，经冲洗、过滤、干燥；然后在不同温度条件下煅烧一段时间，获得TiO2粉体。
二：气相法：2.1.四氯化钛气相氧化法【3】此法多是以四氯化钛为原料，以氮气为载气，以氧气为氧源，在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米二氧化钛。
多孔纳米tio2微球
多孔纳米tio2微球多孔纳米TiO2微球是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。
它具有高比表面积、多孔结构、优良的光催化性能和稳定性等特点，被广泛应用于环境污染治理、太阳能电池、药物传递和生物成像等领域。
本文将从以下几个方面对多孔纳米TiO2微球进行详细介绍。
一、多孔纳米TiO2微球的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常见的制备多孔纳米TiO2微球的方法。
该方法主要包括溶胶制备、凝胶形成和煅烧三个步骤。
首先，通过水解聚合反应制备出适量的钛酸酯溶胶；然后，在溶液中加入引发剂，使得钛酸酯发生凝胶化反应，形成一定形状和大小的凝胶颗粒；最后，将凝胶颗粒进行煅烧处理，去除有机物质并形成多孔结构。
2. 水热法水热法是另一种常用的制备多孔纳米TiO2微球的方法。
该方法主要是通过在高温高压下进行反应，使得钛酸酯在水热条件下形成具有多孔结构的纳米球。
水热法制备多孔纳米TiO2微球的优点在于其简单易行、操作方便，并且可以控制纳米球的形貌和孔径大小。
二、多孔纳米TiO2微球的表征方法1. 扫描电镜（SEM）扫描电镜是一种常用的表征多孔纳米TiO2微球形貌和结构的方法。
通过SEM可以观察到微球表面和内部结构，以及孔径大小和分布情况。
2. 透射电镜（TEM）透射电镜是一种高分辨率的表征多孔纳米TiO2微球形貌和结构的方法。
通过TEM可以观察到微球内部结构，以及晶体结构和晶面取向等信息。
3. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种常用的表征多孔纳米TiO2晶体结构和相组成的方法。
通过XRD可以确定晶体结构、晶胞参数、相组成等信息。
4. 毛细管气相色谱（GC）毛细管气相色谱是一种常用的表征多孔纳米TiO2表面化学性质和孔结构的方法。
通过GC可以测定微球表面化学组成和孔结构参数等信息。
三、多孔纳米TiO2微球的应用1. 光催化降解污染物多孔纳米TiO2微球具有优良的光催化性能，可以将有机污染物降解为无害物质。
该技术已经被广泛应用于水处理、空气净化和土壤修复等领域。
纳米二氧化钛浆料的制备及应用研究
纳米二氧化钛浆料的制备及应用研究纳米二氧化钛（Nano-TiO2）是一种具有良好耐候性和热稳定性的半导体材料，受到了广泛的关注和应用。
纳米二氧化钛具有低毒、高特异性、良好的光催化、电化学性质以及强氧化作用等多项优良性能，能够广泛应用于太阳能电池、物理信息学、光化学反应、生物医学等领域。
本文将从制备纳米二氧化钛浆料的方法、纳米二氧化钛的表征以及纳米二氧化钛在环境治理、电池、高分子复合材料、生物医学等方面的应用研究进展等几个方面描述纳米二氧化钛浆料的制备及应用研究。
一、纳米二氧化钛浆料的制备方法纳米二氧化钛浆料的制备方法通常包括水相法、界面法和气相法。
目前，最为常见的制备方法是水相法。
1、水相法水相法一般采用水热法或溶胶-凝胶法制备。
水热法是将氢氧化钛溶胶在高温高压的条件下，反应一段时间，形成微米到纳米级别的球状颗粒。
水热法能够制备高分散性、晶型和晶粒大小可控的纳米二氧化钛。
溶胶-凝胶法是将钛酸酯等前驱体经溶胶、凝胶、煅烧得到纳米晶粒的方法。
其中，水热法和溶胶-凝胶法的制备成本较低，应用领域较广。
2、界面法界面法除了水相法中的两种制备方法之外，还包括溶剂热法、微乳法、反应过程控制法、浆料法等。
溶剂热法是利用有机溶剂作为反应介质，将钛酸酯等前驱体加入有机溶剂中，加热后产生类似于水热法中超临界水流的条件下，形成纳米二氧化钛粉末。
微乳法是将油相和水相通过表面活性剂的作用形成微观混合体，再加入钛酸酯等前驱体，紧接着再通过加热等方法得到纳米二氧化钛的制备方法。
3、气相法气相法是利用化学气相沉积（CVD）工艺或物理气相沉积（PVD）制备纳米二氧化钛。
这种方法的优点是制备高纯度、晶型良好的纳米二氧化钛。
但同时也存在较高制备成本等缺点。
二、纳米二氧化钛的表征纳米二氧化钛的表征包括物理性质和化学性质等。
物理性质方面主要包括表面积、粒径、晶型等；化学性质方面主要包括化学组成、化学反应活性等。
1、表面积纳米二氧化钛的表面积一般通过比表面积等数据来表征纳米二氧化钛的分散性、活性等理化性质。
二氧化钛纳米管的制备及应用综述
二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟（山东轻工业学院化学工程学院，山东济南250353）摘要：TiO2纳米管具有较大的直径和较高的比表面积等特点，在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。
本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。
关键词：TiO2纳米管；制备；应用中图分类号: O632.6 文献标识码: APreparation and Application of TiO2 nanotubesDUAN Xiu-quan, GAI Li-gang, ZHOU Guo-wei(School of Chemical Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, China) Abstract: TiO2nanotubes have wide applications in microelectronics, photocatalysis, and photoelectric conversions, due to their relatively larger diameters and higher specific surface areas. In this paper, current research progress relevant to TiO2nanotubes has been reviewed including synthetic methods, formation mechanisms, and potential applications.Keywords: TiO2 nanotubes; preparation; application自1991年日本NEC公司Iijima[1]发现碳纳米管以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景，而受到广泛的关注。
纳米TiO2的制备与应用的进展
纳米TiO2的应用与制备的研究进展李俊（中南大学化学化工学院应化0903班）摘要本文主要介绍了纳米TiO2的制备方法的现阶段进展，从物理法，化学法，新型合成方法三方面介绍了国内外的研究进展，同时综述了纳米TiO2在传感器材料，催化剂载体，光催化剂、太阳能电池原料和紫外线添加剂等方面的应用。
关键词纳米粉体 TiO2化学法应用综述1.前言纳米技术是当今世界的研究前沿。
纳米级的TiO2因其化学性高、分散性好、吸收紫外线能力强等，广泛用于化工、涂料、塑料、橡胶、纤维、造纸、油墨、搪瓷、电子等行业。
对其研究比较深的主要有传感器材料、催化剂载体、光催化剂、处理水和空气中的污染物、杀菌、太阳能电池原料以及通过贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化、半导体复合等方法来改变其光学性质这几方面。
TiO2俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性、热稳定性好。
其晶相结构有四种：金红石（Rutile）、锐钛矿（Anatase）、板钛矿（Brookite）和无定形，其中以金红石型和锐钛矿型TiO2应用最为广泛[1]。
这两种晶型的TiO2硬度、密度、折光指数、光催化活性等都有所不同、两种晶型的相对含量对产品性能有较大的影响。
本文主要介绍纳米TiO2的制备和其应用的研究进展。
2.纳米TiO2的应用研究2.1 传感器材料TiO2作为敏感材料，制成传感器可检测H2、CO等可燃性气体和氧气。
特别是用作汽车尾气传感器，通过测定汽车尾气的氧含量，可以控制汽车发动机的效率。
目前研制的电阻型TiO2半导体氧传感器，以其体积小、结构简单、价格便宜而受到人们的关注[2]。
中南大学的李赛[3]将尿素酶(urease)固载于不同粒径(5nm，25nm，2.4 p m)的TiO2膜上，在350℃，pH为7的条件下采用电位法研究吸附在纳米多孔Ti02上的尿素酶的活性变化。
在钛丝基体上沉积一层纳米TiO2多孔膜，然后直接将尿素酶吸附在Ti02膜上。
基于Ti02膜的pH响应，发展了一种廉价的、易于微型化的pH敏尿素酶传感器。
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1.1纳米材料概述纳米材料是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间的材料。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，因此其所表现的特性如具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。
从而使得熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
而现在，纳米材料已经渗透入医药化工、电子计算机和电子工业、环境保护、纺织工业、机械工业等多个领域，展现了其非凡的特性和广阔的发展的前景[1-13]。
二、纳米材料的发现和发展1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。
1959年12月29日理查德•费曼（Richard Feynman）在美国物理学会会议上做了题为“在底部有很多空间”的演讲。
虽然没有使用“”纳米这个词，但他实际上介绍了纳米技术的基本概念。
1963年，Uyeda用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。
1984年德国萨尔兰大学（Saarland University)的Gleiter以及美国阿贡实验室的Siegal相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。
Gleiter在高真空的条件下将粒子直径为6nm的铁粒子原位加压成形，烧结得到了纳米微晶体块，从而使得纳米材料的研究进入了一个新阶段。
1974年日本教授谷口纪男（Norio Taniguchi）在一篇题为：“论纳米技术的基本概念“的科技论文中给出了新的名词——纳米（Nano）。
1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议（International Conference on Nanoscience&Technology)，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。
自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。
国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。
它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
1.2纳米TiO2 概述二氧化钛(TiO2)，俗称钛白粉，是仅次于合成氨和磷酸的世界无机化工产品中销售量第三的产品。
在化工生产领域占据着极其重要的地位。
纳米级二氧化钛的粒径在1～100nm之间，比表面积远大于普通二氧化钛，因此具有很大的表面活性，并以其颗粒尺寸的优势而具有许多超过普通钛白粉的优点，光催化降解有机物活性和气敏湿敏性也显著增强。
纳米二氧化钛对可见光和波长在200-400nm间的紫外光是透明的，可用作透明效应颜料和紫外光吸收剂，对紫外光有着很好的屏蔽能力，可用于制造化妆品和包装材料，制作多种消毒、作为新防臭和水果保鲜用品，又因其分散性好不沉降可用于高档油墨。
纳米TiO2型涂料和光催化剂等大量应用于精细化工中，还可以被用作电子陶瓷元件、光介子、氧化物半导体材料广泛用于消除放射性废物和环境污染物质，以及回收贵金属等。
日本还将二氧化钛的光催化功能应用在净化垃圾处理、高速公路两边的隔音墙、厨房和浴池用瓷砖等，日本东陶公司的科学家渡部俊也在1995年发现了纳米二氧化钛的超亲水性，并已经利用这种特性生产出了不用擦拭的汽车后视镜、防水气和防污的玻璃和陶瓷等。
纳米二氧化钛是光催化材料研究的热点也是研究的最多的半导体光催化材料。
纳米二氧化钛光催化材料在光催化、超亲水性的发现和应用、利用太阳能直接转化和分解水制氢气等方面的广泛应用使其具有诱人的发展前景。
1.3纳米二氧化钛合成的方法钛白粉生产中传统的硫酸法和氯化法无法制备纳米级二氧化钛，从现有的制备过程及反应原理来看，最常用的原料有TiCl4、硫酸氧钛、金属醇盐、有机钛，纳米级二氧化钛的主要合成方法可分为气相法和液相法。
1.3.1气相法（Chemical Vapor Depositon）（1）气相氢氧焰水解法气相氢氧焰水解法简称Aerosil法，该法在1940年由德国Degussa公司实现了工业化，至80年代后期才开始用于生产纳米级二氧化钛。
Aerosil法以TiCl4为主要原料，基本反应原理是：TiCl4+2H2+O2→TiO2(s)+4HCl(g)基本工艺流程是：TiCl4+H2+空气→燃烧→聚集冷却→收集→脱酸→成品Aerosil法的关键设备是水解炉，尤其其中的气体喷嘴结构影响着二氧化钛的粒径分布和纯度。
目前世界上用该法生产纳米级二氧化钛的厂家主要有德国的Degussa公司、日本的德山曹达公司、Aerosil公司、大阪制钛工业公司，出光兴产公司等。
（2）TiCl4气相氧化法该法基本原理是：TiCl4+O2→TiO2(s)+2Cl2(g)。
一般使用纯氮气和氩气作载气。
工业流程中TiCl4和O2需先预热，通过反应器后需进行气固分离。
气固分离中产物的捕集是该法的关键。
该法工业上容易放大，产品粒径分布窄，但容易腐蚀设备因而对设备的设计与维修要求较高。
日本的夏普公司采用该法工业化生产，二氧化钛粒径小于50nm。
郑国梁等还将常压微波等离子体介绍到TiCl4气相氧化法中，使反应在等离子体温度（较低）下进行，从而降低了形成硬团聚的可能。
（3）气相水解法一般以钛醇盐为原料，例丙醇钛或钛酸丁脂，基本反应式是：Ti(OR)4+2H2O→TiO2+4ROH工业上需要用惰性气体作载气喷雾水解，在低温下生成超细二氧化钛。
如日本出光兴产公司以钛醇盐气相水解，生产无定形超细TiO2系列产品，平均粒径10～13nm，比表面积100～150m2/g。
该法生产出的二氧化钛粒度细分散好，但由于Ti(OR)4昂贵，因而生产成本高，并且设备的设计要求高。
气相水解法是气相沉积中应用最多的一种方法。
（4）气相热解法工艺流程是：钛醇盐先在惰性气氛下预热，再与反应气体发生热解反应。
反应原理是：Ti(OR)4(g)→TiO2+4ROH+2H2OROH+O2→CO2+H2O粒子的捕集也是一技术难题。
该法需要的反应温度高，生产出的TiO21.3.2液相法（1）液相水解法TiCl4和钛醇盐均可发生水解反应，沉淀经过水洗醇洗处理后，高温干燥，所得的二氧化钛粒径在20nm-100nm间。
该法生产工艺简单，生产规模大，且工艺容易控制，近年来在国内受到广泛的关注和研究。
石原公司采用TiCl4与NaOH 反应得到TiO(OH)2沉淀的特殊液相水解法，生产出的产品粒径在10nm-50nm间，高濂等利用控制醇盐水解的方法发现用直接沉淀法和乙醇洗涤法均能获得团聚少，粒径在15nm左右的粉体，而且乙醇洗涤法能进一步减少粉体的团聚，但共沸蒸馏反而增加了粉体的团聚度。
Ayllon课题组采用钛酸丁酯的微波水解路径合成了锐钛矿型的TiO2粒子，他们将含氟的配合物在微波辐射下再水解，但制备的TiO2不显示光催化活性。
（2）溶胶凝胶法溶胶凝胶法多以钛醇盐为前驱体[3]，在有机介质中进行水解、缩合反应，溶液经溶胶凝胶过程得到凝胶，加热干燥得超细TiO2。
目前世界上采用该法生产纳米级二氧化钛的厂家主要有日本岗村制油公司，住友化学公司。
溶胶凝胶法制备的颗粒尺寸分布宽，颗粒堆积形成的孔分布也相应较宽。
此外，也有以无机钛盐制备的溶胶法，如TiOSO4与碱液反应得到TiO(OH)=沉淀，经离心洗涤除去Na+，SO42-等杂质离子，再在酸性溶液中发生胶溶反应：TiO(OH)2+H+→TiO(OH)+ + H2O再加阴离子表面活性剂如DBS变成凝胶，用有机溶剂二甲苯等萃取抽提，对得到的透明水合TiO2胶粒进行热处理生成超细TiO2。
张敬畅等人以TiCl4为原料，将溶胶凝胶法结合超临界流体干燥(SCFD)，较大程度的消除凝胶粒子团聚的表面张力，制备出了粒径在3-6nm之间的超细TiO2。
王晓慧等用硫酸钛为原料，制得具有较高化学纯度的超微TiO2粒子，平均粒径为8.5nm。
（3）液相沉淀法采用液相沉淀反应也是应用研究很多的方法，如水热合成和液相中和反应法，水热合成以含钛溶液和二次蒸馏水制得透明混合物，加入沉淀剂如尿素等，在高温高压下水热反应，使反应物重结晶，沉淀物可用丙酮洗涤，干燥制得TiO2粉体。
液相中和反应法常以钛液与碱中和反应得到无定形Ti(OH)4沉淀[14]。
已见报道的原料有TiCl4胶液、偏钛酸、钛酸丁酯的水—乙醇混合液、Ti(SO4)2等。
这一方法需要克服的是TiO2在煅烧过程中的团聚现象，张春光采用氨水为中和剂，较好的克服了颗粒团聚的问题。
（4）均匀沉淀法均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶剂中缓慢释放出来，通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性，使过饱和度控制在合适范围内，从而控制粒子的生长速度，获得的纳米粒子粒度均匀、致密、便于过滤洗涤，是目前工业化前景较好的一种方法。
任莉等采用该法，以尿素为沉淀剂，水合TiO2为原料，制得粒径为10-15nm的TiO2粉体。
（5）水热法水热法是在特制的密闭容器（高压釜）里，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。
水热法制备粉体常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱体。
从1982年开始用水热反应制备超细微粉的水热法己引起国内外的重视。
水热法能直接制得结晶良好的粉体，不需作高温灼烧处理，避免了在此过程中可能形成的粉体硬团聚，而且通过改变工艺条件，可实现对粉体粒径、晶型等特性的控制。
同时，因经过重结晶，所以制得的粉体纯度高。
然而，水热法毕竟是高温、高压下的反应，对设备要求高，操作复杂，能耗较大，因而成本偏高。
（6）微乳液法微乳液是最近发展起来的一种制备无机纳米微粒的方法。
近年来, 出现了用微乳液法制备金红石型TiO2纳米材料的报道。
此种方法制备纳米颗粒的特点是操作简单、粒径大小可控、粒子分散性好等,与传统的化学制备方法相比具有明显的优势。
微乳液是由水、油(有机溶剂)、表面活性剂和助表面活性剂组成的透明或半透明的、各向同性的热力学稳定体系，由大小均匀、粒径在10nm 左右的小液滴组成，具有粒子细小、大小均一、稳定性高等特点。