纳米半导体光催化技术在涂料中的应用
新型纳米材料在催化领域中的应用
新型纳米材料在催化领域中的应用随着科技的不断进步和人们对环境保护的重视，催化技术在化学工业中发挥着至关重要的作用。
催化剂是催化反应的关键，传统的催化剂存在很多问题，如活性低、反应条件苛刻、效率低等等，这些问题制约了催化剂的应用。
为了解决这些问题，近年来新型纳米材料在催化领域中得到了广泛应用，本文就对新型纳米材料在催化领域中的应用进行了介绍。
一、切换到新型纳米材料的必要性传统的催化剂在催化反应中虽然有着一定的效果，但是在实际应用中也存在很多问题。
首先是活性低，即传统催化剂在催化反应中需要高温、高压等复杂的反应条件才能使反应进行，这无疑增加了投资成本和技术难度，而新型纳米材料则能够以更加低温、低压等条件下实现催化反应，从而提高催化剂的活性。
其次是传统催化剂的稳定性通常较差，因为其对反应条件的要求较高，一旦发生反应条件的变化，如温度、压力等，催化剂就可能失活。
新型纳米材料作为一种新兴物质，具有高比表面积、小颗粒大小等特点，能够使其更加稳定，增强了催化剂的使用寿命和稳定性。
二、新型纳米材料在催化领域中的应用1. 金属催化剂金属催化剂被广泛应用于各种化学反应中，如苯基化、氧化、加氢等反应。
传统的金属催化剂活性较低，不易反应，但是几种新型金属纳米材料的催化性能非常出色，能够大幅提高反应的效率。
例如，纳米金催化剂能够作为一种酸碱双重功能的催化剂应用于苯基化反应中，能够将苯和异丙醇催化生成亚异丙基苯，与传统催化剂相比，其反应率增加了很多。
2. 半导体催化剂半导体催化剂，如氧化钛、氧化锌等，是一种新型的催化剂材料。
由于其高度的光稳定性和光催化活性，已经在光催化净化水、氧化反应、光催化加氢等方面得到广泛应用。
氧化锌纳米材料催化剂更具有光吸收能力，能够将光转换为电子，这些电子与助催化剂共同促进化学反应的进行。
3. 碳基催化剂碳基催化剂是以碳材料为载体，利用合成技术将金属、半导体等活性成分负载在其表面的催化剂。
由于其大的比表面积和良好的分散性能，碳基催化剂能够极大地提高催化剂的活性，且是一种非常环保的催化剂材料。
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)。
TiO2半导体纳米复合材料XRD分析
TiO2纳米复合材料XRD分析i-引言纳米结构TiO2由于具有化学性能稳定、价格低廉等优点在光催化、光解水及太阳能电池等领域应用广泛，如图lo早在二十世纪初期，TiO?因具有增白、加亮等特点而广泛应用于油漆、涂料、化妆品、牙膏、药膏等商业化领域，并在某些国家一度被认为是衡量生活质量的产品。
T102主要來源丁•钛铁矿、金红石、锐钛矿和白钛石，储量丰富、价格低廉。
二十世纪初，商业化应用的Ti02最早通过提炼钛铁矿得到铁和钛铁合金，进一步精炼得到TiO2,并于1918年在挪威、美国和徳国实现了工业化生产。
图lTiO2应用领域T102存在三种晶型：金红石型、锐钛矿型利板钛矿型晶体，如图2。
在一定(a) (b) (c)图2 TiO?的三种晶体结构：(a)金红石,(b)锐钛矿，(c)板钛矿温度下，Ti02晶型之间可以转变，其晶型转变相图，如图3。
一般而言，锐钛矿T102的光催化活性比金红石型HO?耍高，其原因在于：(1)金红石型HO?有较小的禁带宽度(锐钛矿HO?的禁带宽度为3.2 eV,金红石型HO?的禁带宽度为 3.0 eV),其较正的导带阻碍了氧气的还原反应；(2)锐钛矿型TiO2晶格中有较 多的缺陷和位错，从而产生较多的氧空位来捕获电子，而金红石型TiO2是T1O2 三种晶型中最稳定的晶型结构，具有较好的晶化态，缺陷少，光生空穴和电子在 实际反应中极易复合，催化活性受到很大的影响:(3)金红石型Ti 。
？光催化活 性低，同时还与高温处理过程中粒子大量烧结引起比表而积的急剧下降有关。
Anatase-200 0 200 400600 800 1000 1200CC) 图3TiO2晶型转变相图本文首先以金红石型为例计算其消光系数和结构因子，结合我最近的实验结 果分析TiO?及其复合物的XRD 表征结果。
2.金红石型TH 》结构及XRD 谱图特征b• TiO O图4 (a)金红石晶胞结构,(b)金红石晶胞垂直于(001)面的剖面图金纤石屈于四方晶系，空间群P 兰nm •晶胞参数a o =O.4S9 nm^ c o =0.?96 nm m 其结构如图 4。
纳米材料在化工领域中的应用
纳米材料在化工领域中的应用作者：陈丽丽孙喜京来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第07期摘要：纳米材料是近年来材料学中的一种新型材料，纳米材料以其优良的性能越来越受到各个行业的关注，应用领域广泛，例如在催化、涂料、医药、污水处理、空气净化等行业，当今世界各国对于纳米材料的研究投入都相当大，本文针对纳米材料的性质、应用等方面展开进一步的研究。
关键词：纳米材料；高分子材料；污水处理；化工；应用纳米材料是指的大小处于纳米级（1-100mm）的材料，这种材料由纳米粒子组成，纳米粒子的大小介于原子和分子之间，因此它具有一般材料不具有的特殊性质，在许多领域中，尤其是化工、催化剂、涂料、医药等化工行业中，这些特殊的性质展现出了良好的性能，被广泛的利用，在其他精细化工方面的应用也较多，本文对纳米材料在化工领域的应用进行阐述。
1纳米材料的特殊性质1.1力学性质由于纳米材料由纳米粒子组成，而粒子处于纳米级时，材料的强度、硬度等力学性质会随着粒子的粒径减小而增大。
正是由于纳米材料的这种性质，它可以被用于某些需要强度和硬度的包装上，解决大多包装容易破坏的问题，例如在塑料中加入纳米二氧化钛、纳米碳酸钙等材料，可以改进塑料在许多方面的缺陷，提高塑料力学方面的性能。
塑料本身耐热性差、脆性大、强度低、透明度低等缺点通过在塑料中加入无机纳米材料后都取得了很好的效果，纳米材料对于塑料行业无疑是一次重要的技术性突破。
1.2磁学性质纳米材料中纳米粒子由于粒径处于纳米级别，各个纳米晶粒之间的此理作用反映到纳米材料中，影响材料磁学性质。
纳米晶粒的磁各向异性和晶粒间的磁相互作用对纳米颗粒的磁化作用起到了决定性作用，而纳米晶粒的磁各向异性与晶粒的形状、结构等物理性质有很大的关系，这就体现了纳米颗粒的小尺寸对于纳米材料磁学性质的作用。
1.3电学性质纳米结构的电阻较其他晶结材料高是由于纳米结构的晶结面上的原子体积分数增大，在电器元件中能够发挥较好的作用，其良好的电学性能，例如高速、高容量、体积微小，都比现如今的半导体材料更好，因此在不久的将来，由纳米材料制造的电器元件有可能将代替现有的半导体材料，在电气行业中发挥重要的作用。
纳米材料在光催化领域的应用研究进展
纳米材料在光催化领域的应用研究进展引言：光催化技术是一种将光能转化为化学能的方法，具有环境友好、高效能和可持续发展等特点。
随着纳米材料技术的快速发展，纳米材料在光催化领域的应用引起了广泛的关注。
本文将回顾近年来纳米材料在光催化领域的应用研究进展，总结其优点和挑战，并展望未来的发展方向。
一、纳米材料的种类及其应用纳米材料是指具有在纳米尺度（一般认为小于100纳米）上特殊性质的材料。
在光催化领域中，常用的纳米材料包括金属纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒和复合纳米材料等。
1. 金属纳米颗粒金属纳米颗粒由于其表面等离子共振现象以及局域表面等离子体共振效应，具有优异的光催化性能。
例如，纳米银颗粒在可见光下表现出良好的光催化活性，可用于有机污染物降解、水分解产氢等方面的应用。
2. 二氧化钛纳米颗粒二氧化钛是一种重要的半导体材料，其纳米颗粒具有高比表面积和光吸收性能，因此在光催化领域具有广泛的应用。
研究表明，二氧化钛纳米颗粒在紫外光照射下可以光解水制氢，还可以用于有机污染物的光催化降解、空气净化和自清洁材料等方面。
3. 复合纳米材料复合纳米材料由两种或多种不同的纳米材料通过特定的方法组装而成，将各种纳米材料的特点相结合，以实现更好的光催化性能。
例如，将金属纳米颗粒与二氧化钛纳米颗粒复合可有效提高光催化活性，广泛用于有机污染物降解等领域。
二、纳米材料在光催化领域的优点纳米材料在光催化领域具有许多优点，这些优点使其成为理想的光催化剂。
1. 高比表面积纳米材料的特点之一是其比表面积大大增加。
由于其纳米尺度的特殊结构，纳米材料具有更多的表面活性位点，使光催化反应更易进行。
2. 增加光吸收能力纳米材料由于其小粒径的特性，能够表现出更好的光吸收能力。
这使得纳米材料在可见光下具有较高的光催化活性，相对于传统的光催化材料具有更广泛的应用前景。
3. 提高光催化效率由于纳米材料的特殊性质，比如电子和能量传输的方便性，纳米材料能够提高光催化反应的效率。
纳米光催化材料。 (2)
光生空穴与半导体纳米粒子表面吸附的氢氧根反应生成具 有强氧化性的羟基自由基，可夺取半导体颗粒表面被吸附物质 或者溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化氧化，降解 溶液中的有机污染物，最终转化为二氧化碳和水等无机物。 价带的氧化还原电位越正，导带的氧化还原电位越负，产 生的光生电子和空穴的氧化还原能力越强，能大大提高光催化 降解有机物的效率。
1992年第一次二氧化钛光催化国际研讨会在加拿大举行， 日本 的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出 应用于氮氧化物 净化的研究成果。因此二氧化钛相关的 专利数目亦最多，其它触媒 关连技术则涵盖触媒调配的 制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定 法、触媒性能测 试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空 气净 化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月 总共有 10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO2 光触媒的广泛 应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。
纳米光催化的种类
纳米二氧化硅：纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料 之一，因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学 纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越 的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性， 有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用 于各行业作为添加剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡 胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填 充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。
在生命科学领域，二氧化钛分散体系可杀灭细菌和病 毒，如酵母菌和大肠杆菌等。在2003年非典时期，中国唯 一一例光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研 究所完成，灭活率为100%。利用其光催化活性借助光纤 传导紫外光可杀死癌细胞，是一种很有前途的治癌方法。 在金属钛中加入少量的贵金属,并使其表面氧化生成 二氧化钛光触媒。用紫外线照射30分钟后,可杀灭80%附 着其上的大肠杆菌,两小时后可以全部杀灭;这种板材还可 以分解空气中的有害气体,使环境空气得到改善。这种板材 特别适用于医院的手术室、医学实验室、病房等场所。
纳米材料在光催化反应中的应用研究
纳米材料在光催化反应中的应用研究近年来，纳米科技的迅猛发展给众多领域带来了革命性的突破，其中包括了光催化反应领域。
纳米材料在光催化反应中的应用研究已经成为热门话题，吸引了众多科学家和工程师的广泛关注。
本文将探讨纳米材料在光催化反应中的应用及其研究现状，并展望其未来的发展前景。
1. 纳米材料在光催化反应中的优势纳米材料由于其特殊的结构和小尺寸效应，在光催化反应中表现出了独特的优势。
首先，纳米材料具有较大的比表面积和丰富的表面缺陷，增加了光吸收和反应的活性位点。
其次，纳米材料的能带结构和电子结构可以调控和调节，使其对不同波长的光具有高度选择性，提高光催化反应的效率。
此外，纳米材料的光催化活性可通过形貌、结构和成分的调控而进一步优化，从而提高反应速率和选择性。
2. 纳米材料在光催化水分解中的应用光催化水分解是一种可持续发展的能源转化方式，通过利用太阳能将水分解为氢和氧气。
纳米材料在光催化水分解中的应用是当前研究的热点之一。
例如，钙钛矿材料和峰聚糖材料的纳米化可以增强其吸收太阳光的能力，提高光催化水分解的效率。
此外，金属-有机框架材料的纳米结构也被广泛研究，其高度可控的结构和丰富的光催化活性位点可以实现高效的光催化水分解反应。
3. 纳米材料在光催化有机反应中的应用光催化有机反应是有机合成领域的重要分支，对于高效、环境友好的合成方法具有重要意义。
在纳米材料的引导下，光催化有机反应的催化剂和底物可以实现高度选择性和高反应活性。
例如，负载有金属纳米颗粒的半导体材料在光调控的同时可以实现催化有机反应，具有广泛的反应适用性和优异的催化性能。
此外，纳米金属催化剂的应用也在光催化有机反应中显示出了潜在的研究价值。
4. 纳米材料在光催化环境修复中的应用光催化环境修复是解决环境污染问题的一种有效手段，而纳米材料在其中扮演着重要角色。
纳米材料的高比表面积和增强的光吸收能力可以提供更多的活性位点，以加速有害污染物的降解，并降低能量消耗。
纳米技术在涂料生产中的应用
纳米技术在涂料生产中的应用文章对纳米材料及其特性进行了详细的介绍，论述了纳米材料对涂料性能的影响，并对纳米二氧化硅和二氧化钛加入到苯丙涂料中影响效果进行了试验探究，最后对纳米技术在在涂料生产中的应用进行了阐述。
为纳米技术在涂料生产中的推广应用提供了有效地支持。
标签：纳米技术；涂料；特性；应用引言涂料是现代社会中用途广泛、用量极大的化工原料，建筑涂料是用量最大的一类，然而随着人们对自身环境的重视，对涂料的要求也越来越高。
纳米技术是近年的新兴技术，纳米材料凭借其微小的粒径和独特的性能在物理、化工、航天等领域有着很好地应用前景，目前纳米材料能够应用在涂料生产的有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化银等，这些纳米技术的应用不仅提高了涂料的涂膜性能，还使涂料具有了杀菌、自洁等功能。
文章根据生产调研，对纳米材料的加入对涂料性能的影响进行了具体的研究，并对苯丙涂料中加入纳米材料后的性能改变进行实验验证，最后对纳米技术在涂料生产中的应用效果进行了细致的论述，为纳米材料在涂料生产的应用推广提供了支持，也为涂料自身的进一步发展和应用提供了很好地支撑。
1 纳米技术在涂料中的应用分析1.1 纳米技术及纳米材料简介纳米材料通常是指粒径在1nm到100nm之间的材料，这种材料通常具备特殊的物理化学性质，而纳米材料加入其它物质中往往会改变其它物质的性质，这种纳米材料改变其它材料性质的技术称为纳米技术。
纳米材料因其粒径过小而具有界面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，从而改变了材料的性能，并影响了其它物质的性能。
从物理学角度解释是：纳米粒度过小，其表面就占有了很大的比例，当粒度小于10nm时，材料表面的原子占材料原子总数的三分之一以上，处于表面的原子与内部的原子所处的化学环境完全不同，就会表现出一些特殊的物理化学性质，叫做表面相。
在大块材料中，由于处于表面的原子远小于体内原子，所以表面相很难表现，而纳米材料的表面相现象就十分明细，如：在催化过程中，粒度表面结构的变化、表面的吸附以及表面的扩散等。
纳米材料的特性与其在化学化工的应用
纳米材料的特性与其在化学化工的应用关键词:纳米材料；特殊性质；化学化工；应用摘要：纳米科技的发展，将促进人类对客观世界认知的革命。
人类在宏观和微观理论充分完善之后，在介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头。
纳米科技也将促进传统科技“旧貌换新颜”。
它的巨大影响还在于使纳米尺度上的多学科交叉展现了巨大的生命力，迅速形成一个具有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。
该领域可大致包括纳米材料学、纳米化学、纳米计量学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米力学等7个新生学科，这里主要介绍纳米材料的特性与其在化工领域中的几种应用。
正文纳米材料（又称超细微粒材料、超细粉末）是指三维空间中至少有一维处于1～100nm或由它们作为基体单元构成的材料，纳米材料处在原子簇和宏观物体交界过渡区域，其结构既不同于体块材料，也不同于单个的原子，显示出许多奇异的特性。
一．纳米材料的特性纳米材料晶粒极小，表面积特大，在晶粒表面无序排列的原子百分数远远大于晶态材料表面原子所占的百分数，晶界原子达15%～50%，导致了纳米材料具有传统固体所不具备的许多特殊性质。
所有的纳米材料具有三个共同的结构特点：即纳米尺度结构单元、大量的界面或自由表面以及纳米单元之间存在着强或弱的交互作用。
●表面效应表面效应是指纳米微粒的表面原子与总原子之比随着纳米微粒尺寸的减小而大幅度增加，粒子表面结合能随之增加，从而引起纳米微粒性质变化的现象。
●小尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及- 1 - / 8超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁、热力学等物性呈现新的效应，称为小尺寸效应。
●量子尺寸效应当粒子尺寸下降到接近或小于某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续态变为离散能级态的现象和纳米半导体微粒存在能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
纳米技术在新型建筑涂料中的应用
第22卷第6期2007年12月宿州学院学报Journal of Suzhou University Vol.22,No .6Dec 12007纳米技术在新型建筑涂料中的应用宋小杰1, 刘 超2,3(1.安徽建筑工业学院材料与化学工程学院,安徽合肥 230601;2.宿州学院化学与生命科学系,安徽宿州 234000;3.安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽芜湖,241000)摘要:介绍了纳米技术在涂料方面的应用情况,并展望了纳米技术在建材领域的应用前景。
通过论述认为,纳米技术为纳米材料的广泛应用提供了可靠的技术基础和理论指导,也为研制新型建材提供了新的思路。
关键词:纳米技术;建筑涂料;应用中图分类号:TV 56 文献标识码:A 文章编号:1673-2006(2007)06-0107-04收稿日期:2007203223基金支持:安徽建筑工业学院硕士科研启动基金(2006120132)。
作者简介:宋小杰:(1981-),女,安徽宿州人,硕士,讲师,研究方向:纳米功能材料。
1 概述纳米技术是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新技术,主要是在0.1-100nm 尺度范围内,研究物质组成的体系中电子、原子和分子运动规律与相互作用,其研究目的是按人的意志直接操纵电子、原子或分子,研制出人们所希望的、具有特定功能特性的材料和制品[1]。
纳米技术是高度交叉的综合性学科,它主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学、纳米机械学。
纳米技术已应用于建筑材料、光学、医药、半导体、信息通讯、军事等领域[2,3]。
目前,纳米材料技术是唯一可以实现的纳米技术[1]。
纳米材料以其特有的光、电、热、磁等性能为建筑材料的发展带来一次前所未有的革命。
利用纳米材料的随角异色现象开发的新型涂料,利用纳米材料的自洁功能而开发的抗菌防霉涂料、PPR 供水管,利用纳米材料具有的导电功能而开发的导电涂料。