纳米复合催化剂的研究进展
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度大、 强度 高 、 质 量小等 优点 。
纳米 催化 剂粒 子 尺寸 降 到足 够小 时 ， 原来 的准 连
续 能级变 为离 散能级 ， 能级 之 间的间隙随之 变宽 ， 能 带
蓝移 ， 出现非 常明显 的禁带 变 宽现象 ， 空穴 或者 电子 的
氧化 电位增 大 ， 使 得催化 剂 的光催化效 率提高 。
１ 纳 米 材 料 的特 征 与分 类
１ ． １ 纳 米材料 的基本 特征
剂 的基本 条 件 。 以 Ｃ ｕ粒 子 为 例 ， 纳 米颗 粒 粒 径 与 比 表面能 的关 系如表 １ 所示。
表１ Ｃ ｕ 纳 米 颗 粒 粒 径 与 比表 面 能 的关 系
ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
１ ． ２ 纳米 材料 的分类
纳米材 料按其 结构 可 分 为 ４类 ： （ １ ） 成分、 形 状 各
异的原子簇 或 长径 比为 １ ～ｏ 。 的纳米 粒 子和 一维 纳 米 由表 １可看 出 ， Ｃ ｕ纳 米颗 粒粒 径 减 小 ， 表 面 原 子
材料 ， 包 括纳米碳 管 和各 种 材 料 制 成 的直 径 在纳 米 级
２ ． ２ 纳米催 化剂 的分 类
２ 纳米 催 化 剂 的 特 征 与 分 类
２ ． １ 纳 米催化 剂 的特征 （ １ ） 表 面效应
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ －０ １ —１ ５
纳米催 化剂主 要有 以下 ２类 ： 第一 类是 以贵 金属 （ 如Ｐ ｔ 、 Ｒ ｈ 、 Ａｇ 、 Ｐ ｄ等 ） 为 主 的
膜； （ ４ ） 由纳 米微 晶构 成 的纳 米 相 材料 ， 包括 以不 同组
２个数量 级 。这 是 由于 纳 米粒 子 的表 面效应 所 致 ， 粒
径越 小 ， 比表面 能越 大 。 （ ２ ） 量 子尺 寸效应
分或不 同结构 的纳 米微 粒掺 杂块体 材料 而形成 的纳米 复合 材料 ］ 。纳米 复合材 料是 经特 殊 的工 艺过程 组合 而成 的复合 体 ， 由两种及 以上 的材 料加工 而成 ， 具有 刚
３ 纳 米 复 合催 化 剂 的 研 究 与 应 用
３ ． １ 结构 与分 类
纳米 复合催 化剂 从 结 构 上 可 以分 为建 筑 型 、 包 覆 型、 表 面点缀 （ 修饰 ） 型。 （ １ ） 建 筑 型纳米 复合 催化 剂 建 筑型纳 米复 合催 化剂 与传 统负 载型 纳米催 化剂
摘 要 ： 简单 介 绍 了纳 米 材 料 及 纳 米 催 化 剂 的特 征 与 分 类 。 综述 了 近 年 来 国 内外 纳 米 复 合 催 化 剂 的 研 究 进 展 ， 包括 纳米 复 合 催 化 荆 的 结 构 与 分 类 、 制备方法 、 应 用等 。 并对 纳 米 复 合催 化 剂 的发 展 趋 势进 行 了展 望 。
田
２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ Ｉ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ４ 亿 Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ 与生物 ｒ ｙ ＆ Ｂ ｉ ｏ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ 互程 ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
纳 米 复合 催 化剂 的研 究 进展
张 甄。 付 彪。 刘海燕 ， 宋爱茹 ， 王 智强
（ 天津 师范 大学 天津 市水资 源与水环境 重点 实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ）
数急剧 增加 、 比表 面 能 急 剧 增 大 。 当 Ｃ ｕ粒子 的粒 径 由ｉ ０ ０ ｎ ｍ 缩至 １ ｎ ｍ 时， 比表 面积 和比表面 能均增 加
的纳米 线 ； （ ２ ） 在一个 方 向上 改变成 分或厚 度（ 纳米 级） 的 多层 膜 ； （ ３ ） 由纳 米颗 粒在 基 底 表 面 上 生长 的颗 粒
结构单元非常小， 晶体内部 的原子数远少于晶体边界 上的原子数， 导致晶体边界的原子浓度非常高 。纳米
材料具 有小尺 寸 效应 ［ 、 表 面 效应 ［ ２ ］ 、 量 子尺 寸 效 应 、 宏观 量子隧道 效应 等 ， 使 之表 现 出许 多 不 同于 普通 粗
晶材 料 的特 性 ， 如硬 度 大 、 导 电性 、 导热性、 光 学 特 性 等。
的结构 如图 ｌ所示［ ４ ］ 。
● Ｅｎ ｚ ｙ ｍｅ
厂
１ ３Ｉ ｌ ｌ ｉ ｌ
ｌ Βιβλιοθήκη BaiduＩ ！ ： ３ ７ ｎ ｉ ］ １ 、一
关键词 ： 纳米 复 合 催 化 荆 ； 制备 ； 催化性能 ； 研 究 进展 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｑ ４ ２ ６ ． ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ －５ ４ ２ ５ 【 ２ ０ １ ３ ） Ｏ ４ —０ ０ １ ４ 一Ｏ ４
由于 纳米材 料 的表 面 效应 ， 使 之 具备 了作 为 催化
作者简介 ： 张甄 （ １ ９ ８ ７ －） 。 女。 河北石家庄人 。 硕士研究生． 研究方 向： 单体制备 及新型 高分子 的合 成、 催化 剂的合成及应 用； 通讯作
者： 王智强． 讲 师． Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｑ ｗ ａ ｎ ｇ （ ￣ｍａ ｉ ｌ ． ｔ ｝ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ａ ｎ 。
张 甄 等 ： 纳 米 复 合催 化 剂 的 研 究 进 展 ／ ２ ０ １ ３年 翻 ４期
金 属纳 米粒子 催化 剂 ； 第 二类是 载体 型纳 米催 化剂 ， 即以氧 化铝 、 氧化 钛 等氧化 物或者 沸石 作为 载 体 ， 将粒径小于 １ ０ ａ ｍ 的 金 属粒子 散集 到这些 多空 载体 上 。
单 晶体或 多晶体 的结构 单 元 中至少有 一维 的尺寸 小于 ｉ ０ ０ ｎ ｍ 的材料 称为 纳 米材 料 。纳 米材 料 的 晶体
Ｔａ ｂ ． １ Ｒｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｏ ｆ ｃ ｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｌ ｃ ｌ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ
纳米 催化 剂粒 子 尺寸 降 到足 够小 时 ， 原来 的准 连
续 能级变 为离 散能级 ， 能级 之 间的间隙随之 变宽 ， 能 带
蓝移 ， 出现非 常明显 的禁带 变 宽现象 ， 空穴 或者 电子 的
氧化 电位增 大 ， 使 得催化 剂 的光催化效 率提高 。
１ 纳 米 材 料 的特 征 与分 类
１ ． １ 纳 米材料 的基本 特征
剂 的基本 条 件 。 以 Ｃ ｕ粒 子 为 例 ， 纳 米颗 粒 粒 径 与 比 表面能 的关 系如表 １ 所示。
表１ Ｃ ｕ 纳 米 颗 粒 粒 径 与 比表 面 能 的关 系
ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
１ ． ２ 纳米 材料 的分类
纳米材 料按其 结构 可 分 为 ４类 ： （ １ ） 成分、 形 状 各
异的原子簇 或 长径 比为 １ ～ｏ 。 的纳米 粒 子和 一维 纳 米 由表 １可看 出 ， Ｃ ｕ纳 米颗 粒粒 径 减 小 ， 表 面 原 子
材料 ， 包 括纳米碳 管 和各 种 材 料 制 成 的直 径 在纳 米 级
２ ． ２ 纳米催 化剂 的分 类
２ 纳米 催 化 剂 的 特 征 与 分 类
２ ． １ 纳 米催化 剂 的特征 （ １ ） 表 面效应
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ －０ １ —１ ５
纳米催 化剂主 要有 以下 ２类 ： 第一 类是 以贵 金属 （ 如Ｐ ｔ 、 Ｒ ｈ 、 Ａｇ 、 Ｐ ｄ等 ） 为 主 的
膜； （ ４ ） 由纳 米微 晶构 成 的纳 米 相 材料 ， 包括 以不 同组
２个数量 级 。这 是 由于 纳 米粒 子 的表 面效应 所 致 ， 粒
径越 小 ， 比表面 能越 大 。 （ ２ ） 量 子尺 寸效应
分或不 同结构 的纳 米微 粒掺 杂块体 材料 而形成 的纳米 复合 材料 ］ 。纳米 复合材 料是 经特 殊 的工 艺过程 组合 而成 的复合 体 ， 由两种及 以上 的材 料加工 而成 ， 具有 刚
３ 纳 米 复 合催 化 剂 的 研 究 与 应 用
３ ． １ 结构 与分 类
纳米 复合催 化剂 从 结 构 上 可 以分 为建 筑 型 、 包 覆 型、 表 面点缀 （ 修饰 ） 型。 （ １ ） 建 筑 型纳米 复合 催化 剂 建 筑型纳 米复 合催 化剂 与传 统负 载型 纳米催 化剂
摘 要 ： 简单 介 绍 了纳 米 材 料 及 纳 米 催 化 剂 的特 征 与 分 类 。 综述 了 近 年 来 国 内外 纳 米 复 合 催 化 剂 的 研 究 进 展 ， 包括 纳米 复 合 催 化 荆 的 结 构 与 分 类 、 制备方法 、 应 用等 。 并对 纳 米 复 合催 化 剂 的发 展 趋 势进 行 了展 望 。
田
２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ Ｉ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ４ 亿 Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ 与生物 ｒ ｙ ＆ Ｂ ｉ ｏ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ 互程 ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
纳 米 复合 催 化剂 的研 究 进展
张 甄。 付 彪。 刘海燕 ， 宋爱茹 ， 王 智强
（ 天津 师范 大学 天津 市水资 源与水环境 重点 实验 室 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ）
数急剧 增加 、 比表 面 能 急 剧 增 大 。 当 Ｃ ｕ粒子 的粒 径 由ｉ ０ ０ ｎ ｍ 缩至 １ ｎ ｍ 时， 比表 面积 和比表面 能均增 加
的纳米 线 ； （ ２ ） 在一个 方 向上 改变成 分或厚 度（ 纳米 级） 的 多层 膜 ； （ ３ ） 由纳 米颗 粒在 基 底 表 面 上 生长 的颗 粒
结构单元非常小， 晶体内部 的原子数远少于晶体边界 上的原子数， 导致晶体边界的原子浓度非常高 。纳米
材料具 有小尺 寸 效应 ［ 、 表 面 效应 ［ ２ ］ 、 量 子尺 寸 效 应 、 宏观 量子隧道 效应 等 ， 使 之表 现 出许 多 不 同于 普通 粗
晶材 料 的特 性 ， 如硬 度 大 、 导 电性 、 导热性、 光 学 特 性 等。
的结构 如图 ｌ所示［ ４ ］ 。
● Ｅｎ ｚ ｙ ｍｅ
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１ ３Ｉ ｌ ｌ ｉ ｌ
ｌ Βιβλιοθήκη BaiduＩ ！ ： ３ ７ ｎ ｉ ］ １ 、一
关键词 ： 纳米 复 合 催 化 荆 ； 制备 ； 催化性能 ； 研 究 进展 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｑ ４ ２ ６ ． ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ －５ ４ ２ ５ 【 ２ ０ １ ３ ） Ｏ ４ —０ ０ １ ４ 一Ｏ ４
由于 纳米材 料 的表 面 效应 ， 使 之 具备 了作 为 催化
作者简介 ： 张甄 （ １ ９ ８ ７ －） 。 女。 河北石家庄人 。 硕士研究生． 研究方 向： 单体制备 及新型 高分子 的合 成、 催化 剂的合成及应 用； 通讯作
者： 王智强． 讲 师． Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｑ ｗ ａ ｎ ｇ （ ￣ｍａ ｉ ｌ ． ｔ ｝ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ａ ｎ 。
张 甄 等 ： 纳 米 复 合催 化 剂 的 研 究 进 展 ／ ２ ０ １ ３年 翻 ４期
金 属纳 米粒子 催化 剂 ； 第 二类是 载体 型纳 米催 化剂 ， 即以氧 化铝 、 氧化 钛 等氧化 物或者 沸石 作为 载 体 ， 将粒径小于 １ ０ ａ ｍ 的 金 属粒子 散集 到这些 多空 载体 上 。
单 晶体或 多晶体 的结构 单 元 中至少有 一维 的尺寸 小于 ｉ ０ ０ ｎ ｍ 的材料 称为 纳 米材 料 。纳 米材 料 的 晶体
Ｔａ ｂ ． １ Ｒｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｏ ｆ ｃ ｏ ｐ ｐ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｌ ｃ ｌ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ