纳米二氧化钛
二氧化钛纳米材料

二氧化钛纳米材料二氧化钛(TiO2)是一种重要的功能材料,具有广泛的应用前景。
而纳米材料作为一种特殊的材料形态,具有独特的物理化学性质和应用潜力,因此二氧化钛纳米材料备受关注。
本文将介绍二氧化钛纳米材料的制备方法、性质和应用前景。
首先,二氧化钛纳米材料的制备方法有多种途径。
常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、气相沉积法等。
其中,溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法,通过溶胶的凝胶化和热处理过程,可以得到具有较高比表面积和较小晶粒尺寸的二氧化钛纳米材料。
水热法则是利用高温高压条件下水热反应合成纳米材料,具有简单、环保的特点。
此外,溶剂热法和气相沉积法也是常用的制备方法,它们分别适用于不同形态的纳米材料制备,如纳米颗粒、纳米管、纳米片等。
其次,二氧化钛纳米材料具有许多特殊的性质。
首先,由于其较大的比表面积和较小的晶粒尺寸,二氧化钛纳米材料表现出优异的光催化性能。
其次,二氧化钛纳米材料还具有优异的光电化学性能,可应用于太阳能电池、光催化水分解等领域。
此外,二氧化钛纳米材料还具有优异的光学性能和电化学性能,可应用于传感器、光电器件等领域。
最后,二氧化钛纳米材料具有广泛的应用前景。
在环境领域,二氧化钛纳米材料可应用于水处理、空气净化等方面,具有重要的应用价值。
在能源领域,二氧化钛纳米材料可应用于太阳能电池、光催化水分解等领域,具有重要的推动作用。
在光电子器件领域,二氧化钛纳米材料可应用于传感器、光电器件等方面,具有广阔的市场前景。
综上所述,二氧化钛纳米材料具有重要的科研和应用价值。
随着纳米技术的不断发展,二氧化钛纳米材料的制备方法将更加多样化,其性质和应用前景也将得到更广泛的拓展。
相信在不久的将来,二氧化钛纳米材料将在多个领域展现出重要的作用,为人类社会的可持续发展做出重要贡献。
纳米二氧化钛制备方法及其优缺点

纳米二氧化钛制备方法及其优缺点嘿,朋友们!今天咱来聊聊纳米二氧化钛的制备方法及其优缺点。
这纳米二氧化钛啊,可真是个神奇的玩意儿!先说说制备方法吧。
有一种常见的方法叫溶胶-凝胶法,就好像是在变魔术一样,把各种材料混合在一起,经过一系列反应,嘿,就变出纳米二氧化钛啦!还有水热法,就像是给材料们洗了个热水澡,然后它们就变成纳米二氧化钛啦,是不是很有意思?另外还有气相沉积法,听着就很高端大气上档次吧,就像是在空中搭建起纳米二氧化钛的小房子。
每种方法都有它的特点呢!溶胶-凝胶法操作相对简单,就像做一道家常菜,大家都能试试。
水热法呢,能得到比较纯净的产物,就像是精心挑选出来的宝贝。
气相沉积法呢,能制备出高质量的纳米二氧化钛,那可真是精益求精啊!那纳米二氧化钛有啥优点呢?哎呀呀,那可多了去了。
它的光催化性能特别好,就像是一个超级清洁工,能把好多污染物都给清理掉。
而且它还很稳定,就像一个坚强的战士,不容易被打败。
它的抗菌性能也不错哦,能把那些坏细菌都赶跑,守护我们的健康。
但是,它也不是完美无缺的啦!比如说它的成本有时候会有点高,这就像是买一件特别贵的衣服,让人有点心疼钱包呢。
还有啊,在制备过程中如果不注意,可能会出现一些团聚的现象,这就好像是一群人挤在一起,不太好分开啦。
不过,咱可不能因为这些小缺点就忽视了它的大优点呀!纳米二氧化钛在环保、医疗、化工等好多领域都有着重要的应用呢。
想象一下,如果没有纳米二氧化钛,我们的生活得失去多少便利呀!所以说呀,我们要正确看待纳米二氧化钛,既要看到它的优点,好好利用它,也要注意它的缺点,想办法去克服。
让我们一起和纳米二氧化钛做好朋友,让它为我们的生活带来更多的美好吧!这就是我对纳米二氧化钛的看法,你们觉得呢?。
纳米二氧化钛光催化原理

纳米二氧化钛光催化原理
纳米二氧化钛光催化是一种通过利用纳米二氧化钛作为催化剂,利用光照下光生电荷的特性来促进光化学反应的过程。
纳米二氧化钛催化的原理主要涉及到两个关键步骤:光吸收和电子传输。
首先是光吸收过程。
纳米二氧化钛具有广阔的能带结构,光能可以在其表面被吸收。
当光能与纳米二氧化钛相互作用时,电子将被激发至较高的能级,并产生电荷分离。
其次是电子传输过程。
激发后的电荷(电子空穴对)会被分离并迁移到纳米二氧化钛的表面。
电子通常会迁移到导电带上,而空穴则会迁移到价带上。
这种电子与空穴分离产生的电荷极化会使纳米二氧化钛具有催化活性。
纳米二氧化钛表面的催化活性可用于促进光化学反应。
光照下,纳米二氧化钛表面的电荷分离状态会引发一系列反应,例如光解水、光催化氧化有机物等。
电子和空穴分别参与氧化还原反应,从而促进了催化反应的进行。
总的来说,纳米二氧化钛光催化利用了纳米二氧化钛催化剂的特殊性质,通过光生电荷的产生和传输,促进了光化学反应的发生。
这种技术在环境净化、能源转换和有机合成等领域有着广泛的应用前景。
纳米二氧化钛的性质及应用进展

二、纳米二氧化氧化钛在光学领域具有广泛的应用,其中最具代表性的是光催化。纳 米二氧化钛在紫外光下能够高效降解有机污染物,如挥发性有机物、染料、农药 等。通过光催化反应,这些污染物可以被分解为无害的二氧化碳和水,从而达到 净化环境的目的。此外,纳米二氧化钛还可以用于光电催化制氢、太阳能电池等 领域。
一、纳米二氧化钛的性质
纳米二氧化钛是一种白色粉末,具有高透明度、高分散性和低能耗等特点。 其晶体结构包括锐钛矿型和金红石型两种,前者具有较好的光催化性能,后者则 具有较高的稳定性和耐候性。纳米二氧化钛的制备方法主要包括化学气相沉积、 液相法、溶胶-凝胶法等,其中最为常用的是液相法。
纳米二氧化钛具有优异的光学性能,其带隙能约为3.2 eV,对应于紫外光的 吸收波长范围。因此,纳米二氧化钛在紫外光下具有高效的光催化性能,可用于 降解有机污染物、抗菌消毒等领域。此外,纳米二氧化钛还具有较好的化学稳定 性和耐候性,使其在室外环境下仍能保持较高的活性。
六、结论
纳米二氧化钛作为一种重要的无机纳米材料,由于其独特的物理化学性质, 在光学、电子、医药等领域具有广泛的应用前景。本次演示对纳米二氧化钛的应 用研究进展进行了详细探讨,总结了其研究现状、成果与不足,并指出了未来的 研究方向。随着纳米技术的不断发展和新材料领域的不断创新,相信纳米二氧化 钛在未来将会在更多领域得到广泛应用,为人类社会的发展和进步做出贡献。
然而,纳米二氧化钛的应用仍存在一些问题和不足之处。首先,其制备过程 较为复杂,需要严格控制制备条件,以保证其结构和性能的稳定性。其次,纳米 二氧化钛的应用过程中可能存在一定的环境风险,需要加强对其生态毒理学的研 究和控制。最后,纳米二氧化钛的大规模生产和应用还需要进一步完善产业链和 市场推广。
结论
催化剂纳米二氧化钛的作用

催化剂纳米二氧化钛(TiO2)具有多种作用,主要集中在以下几个方面:
1. 光催化作用:
纳米二氧化钛在紫外线照射下具有很强的光催化活性。
当其吸收紫外光后,能产生电子-空穴对,这些载流子参与氧化还原反应,能够分解空气中的有害气体如甲醛、苯、氨气以及某些有机污染物,将其转化为无害的二氧化碳和水。
因此,纳米二氧化钛被广泛应用于空气净化、水质净化等领域。
2. 抗菌性能:
光催化作用也能有效杀灭细菌和病毒,通过生成的羟基自由基等强氧化性物质破坏微生物细胞膜和DNA结构,从而实现高效抗菌和抗病毒功能。
这种特性使得纳米二氧化钛常用于制备具有自清洁、抗菌效果的涂层材料,比如应用于建材表面、医疗设备表面处理等。
3. 紫外线屏蔽:
由于二氧化钛对紫外线有较高的反射率和吸收率,所以它是一种高效的紫外线屏蔽剂,可以添加到化妆品、涂料、塑料等材料中,保护人体皮肤或产品免受紫外线伤害,延长产品的使用寿命和提高其耐候性。
4. 新能源应用:
在能源领域,纳米二氧化钛也被研究作为光电化学电池的光阳极材料,利用其光生电荷分离的能力来转化太阳能为电能。
5. 其他功能:
还可作为催化剂载体,支持负载其他活性成分进行催化反应;同时,在某些特定条件下,纳米二氧化钛还可以表现出优异的导电性和良好的化学稳定性,进一步拓宽了其在传感器制造、环保材料、药物传递系统等方面的应用潜力。
纳米二氧化钛溶液颜色

纳米二氧化钛溶液颜色纳米二氧化钛溶液是指纳米级别的二氧化钛粒子均匀悬浮在溶液中的状态。
纳米二氧化钛溶液可以在很多领域得到应用,例如光催化、抗菌材料、防晒霜等等。
而纳米二氧化钛溶液的颜色,则与多种因素有关。
首先,纳米二氧化钛颜色的主要来源是光的散射和吸收效应。
由于纳米二氧化钛颗粒的尺寸非常小,处于纳米级别的尺度,当可见光照射到纳米二氧化钛溶液时,光会与颗粒发生散射并被吸收,从而产生颜色。
其次,纳米二氧化钛颜色的深浅程度与溶液中的浓度有关。
当纳米二氧化钛颗粒浓度较低时,颜色可能较浅,或者在可见光范围内没有明显的颜色。
但是随着颗粒浓度的增加,溶液中的纳米二氧化钛颜色会变得更加明显和深浅不一。
此外,在纳米二氧化钛溶液中,颗粒的形态和尺寸也会影响其颜色。
纳米二氧化钛颗粒可以具有不同的形状,例如球状、棒状或者片状。
不同形状的颗粒对光的散射和吸收有不同的影响,从而导致颜色的差异。
另外一个因素是纳米二氧化钛颗粒的表面修饰。
在一些应用中,为了增强纳米二氧化钛的性能,人们往往对其表面进行修饰,例如使用有机物或无机物覆盖颗粒表面。
这种修饰层可以改变纳米二氧化钛颗粒的光学性质,从而影响其颜色。
然而,需要指出的是,纳米二氧化钛溶液的颜色并不是固定不变的。
它可能会受到外界因素的影响而发生变化。
例如,溶液的pH值、温度、离子浓度等等可以影响纳米二氧化钛颗粒的分散性和形态稳定性,进而影响颜色的表现。
总之,纳米二氧化钛溶液的颜色是由多种因素综合作用的结果。
尺寸、浓度、颗粒形状和表面修饰均会对纳米二氧化钛溶液颜色产生影响。
通过合理控制这些因素,可以调控纳米二氧化钛溶液的颜色,满足不同应用场景的需求。
纳米二氧化钛

纳米二氧化钛1.概述纳米级二氧化钛,亦称钛白粉。
物理性质为细小微粒,直径在100纳米以下,产品外观为白色疏松粉末,它是一种新型的无机化工材料。
具有透明性、紫外线吸收性、熔点低、磁性强、抗菌、自洁净、抗老化等性能,广泛应用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等众多领域。
本文将从制备、应用两个方面入手,简要介绍纳米二氧化钛材料。
2.制备目前,制备纳米二氧化钛的方法有很多,可分为气相法、液相法[1]两大类。
2.1.气相合成法制备TiO2纳米粒子中典型的气相法主要包括四氯化钛氢氧火焰水解法、四氯化钛气相氧化法、钛醇盐气相氧化或水解法等方法。
四氯化钛氢氧火焰水解法最早由德国Degussa公司开发成功,并生产出当前纳米级超细TiO2粉体的著名牌号之一(P25 );还有美国的卡伯特公司和日本Aerosil公司等也采用该方法生产超细TiO2粉体。
TiCl4气相氧化法的反应初期,TiCl4和O2发生均相化学反应,生成Ti02的前驱体分子,通过成核形成TiO2的分子簇或粒子。
由于非均相成核比均相成核在热力学上更容易,随着反应的进行,TiCl4在Ti02粒子表面吸附并进行非均相反应,使粒子变大[2]。
施利毅等[3]利用N2携带TiCl4气体,预热到435℃后,经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器,O2经预热后经套管喷嘴的外管也进入反应器,TiCl4和O2在900-l400℃下反应。
研究了氧气预热温度、反应器尾部氮气流量、反应温度、停留时间和掺铝量对TiO2颗粒大小、形貌和晶型的影响,结果表明:提高氧气预热温度和加大反应器尾部氮气流量对控制产物粒径有利,纳米TiO2,颗粒的粒径随反应温度升高和停留时间延长而增大,当反应温度为1373 K,AlCl3与TiCl4摩尔比为0.25、停留时间为1.73 s时,纯金红石型纳米Ti02颗粒的粒径分布为30-50nm。
华东理工大学[4]首先让可燃气体与过量氧气燃烧,生成高温含氧气流,然后再与经过预热的气态TiCl4呈一定角度交叉混合,使反应在高速下进行。
纳米TiO2

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2.3.1 光催化环保涂料
纳米TiO2氟碳涂料光照过程产生的羟基与生物大分子(如脂类、蛋白 质、酶以及核酸)通过一系列氧化链式反应对生物细胞结构引起广泛 的损伤性破坏,攻击有机物的不饱和键或抽取氢原子,使细菌蛋白质 变异或脂类分解(多肽链断裂和糖类解聚),将细胞质中的原生质活 酶破坏,以此杀灭细菌使之分解,赋予涂料很强的杀菌抑菌功能,对 空气中细菌、霉菌、发臭有机物等有净化的作用;有长期的防霉防藻 效果,强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力;疏水性极佳,容易清洗涂 层表面的污物。
(5)含汞废水的处理:同六价铬还原相似,无机汞离子从半导体导带 到电子而被还原到零价汞。
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2.2.3. 对室内空气中污染物的降解
纳米TiO2光催化技术在清除挥发性有机物上(VOC)具有独到之处,能 将许多难于用其他方法降解的污染物最终达到无机化,一般生成二氧 化碳和水,以及相应的化合物。
(4)毛纺染整废水处理:把表面涂覆有纳米TiO2膜的玻璃填料填充于 玻璃反应器中,毛纺染整废水在反应器内循环进行光催化氧化处理。
(5)印染废水处理
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2.2.2. 降解水中无机污染物
(1)含铬废水的处理:用TiO2掺杂Pb 2+作为吸附剂,利用TiO2薄膜在光 催化下使Cr6+转化成Cr3+,去除率为99.5%。
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1.3.3 TiCl4水解法
TiCl4水解法就是以TiCl4为原料,以碱为催化剂,得到 Ti02的水合物,然后经过离心、洗涤、干燥和煅烧即可得 到纳米二氧化钛。
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1、直接沉淀法 直接沉淀法的反应过程为(以Ti(so4)2为反应 物) Ti(so4)2 +2NH3· 20=TiO(OH)2+(NH4)2so4, H TiO(OH)2=TiO2(s)+H2o。 以四氯化钛和碳酸胺为原料制备出了超细高纯 TiO2 分别为200~400nm的球形金红石TiO2以及2一 5nm的不规则锐钦型TiO2和40-400nm的TiO2微 粒。
2、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 子由溶液中缓慢均匀地释放出来。向钛盐中直接加 沉淀剂,易造成沉淀剂的局部浓度过高,使沉淀中夹杂 其他杂质。而采用均匀沉淀法后,只要控制好生成沉 淀剂的速度,就可避免浓度不均匀现象,使过饱和度控 制在适当范围内,从而控制粒子的生长速度,获得粒度 均匀、致密、纯度高、便于洗涤的纳米粒子。 例如,以尿素为沉淀剂制备纳米TiO2粉体,其反应原理 如下 CO(NH2)2+3H2O=CO2+2NH3· 2O, H TiOS04+2NH3· 2O=TiO(OH)2+(NH4)2so4, H TiO(OH)2= TiO2(s)+H2O。
氧化钛的水样有大量的杂质峰,用二氧化
钛作光催化氧化剂后,杂质峰明显减少,说 明加入二氧化钛后,降解比较彻底.
光催化原理分析
迁移到表面的光致电子和空穴如果没
有与适当的电子和空穴浮获剂作用,
储备的能量在几个微秒内就会复合而
耗掉。因此,在光催化反应过高光催化活性至关重要。
X射线衍射表征的结果说明纳米二氧化钛
粉体经过不同温度的处理所得粉体呈现不同
的结晶状态.低温300℃为锐钛矿相,其中含有 少量不定形态,400℃为锐钛矿相且纯度较 高,500℃时有少量锐钛矿相转化为金红石 相,600℃为金红石相.透射电镜表征的结果说
明:在最优配比的条件下制得的二氧化钛经
400℃处理后得到的纳米二氧化钛粉体粒径 较小为1 0~15 nm.
3、化学沉淀法
在烧杯中加入20 mL的无水乙醇,用两根滴管以约 1滴/s的速度,同时滴入165 g/L的硫酸钛溶液和氨 水,滴的过程中使用JB90-D型强力电动搅拌机进
行强烈搅拌.产物生成后,加入氨水,调整溶液的
pH=7左右.用去离子水反复洗涤,直到用氯化钡溶 液检验不出SO42-;然后用乙醇洗两遍,在ZK-82型 真空干燥箱中85℃下干燥1 h.研磨,在380 ℃下煅 烧1h,就可得到锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒.
丙三醇钛直接制取纳米二氧化钛 焙烧温度与晶型: 将丙三醇钛固体粉末放入马弗炉中,直接 焙烧分解 2 h,制得二氧化钛粉体,其外 观与钛酸丁酯等一元醇钛盐溶胶-凝胶法 制备的纳米二氧化钛相同,产品易碾磨, 粉体呈白色. 经 XRD 衍射分析仪测定其 物相结果见图 5 及表 1.
纳米TiO2的表征
纳米二氧化钛的制备、表征及其光催化性能
Preparation, characterization and of nanosized TiO2
photo
catalysis
(一)纳米二氧化钛
(二)纳米TiO2的制备方法
(三)纳米TiO2的表征
(四)纳米TiO2的光催化性能
纳米二氧化钛:俗称纳米钛白粉。 主要的两种结晶形态:锐钛型和金红石型。 •金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密,有较高 的硬度、密度、介电常数及折射率,其遮盖力和着色力也 较高。 •锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二 氧化钛高,带蓝色色调,并且对紫外线的吸收能力比金红 石型低,光催化活性比金红石型高。 •在一定条件下,锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化
2、钛盐直接强迫水解法 将无机钛盐溶液直接升温强迫水解是制备纳
米二氧化钛最为简单的方法。以Tioso4为原
料,采用该法制备出了平均粒径为2.7nm的 锐钦型TiO2(在100℃左右可得到锐钦型) 将 含有盐酸的TiCl4溶液进行升温水解,控制盐 酸的加入量。
微乳液法
微乳液法是近年来发展起来的一种制备纳 米微粒的有效方法。微乳液是指热力学稳 定分散的互不相溶的液体组成的宏观上均 一而微观上不均匀的液体混合物,一般由表 面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、 油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质溶液) 组成。微乳液中,微小的水池被表面活性剂 和助表面活性剂所组成的单分子层界面所 包围而形成微乳颗粒。其大小可控制在几 至几十纳米之间,此为w/O型,另外还有与之 相反的O/W型微乳液(图4)。通常是将两种 反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳 液中,然后彼此遭遇,产生反应。
钛。
纳米TiO2的制备方法
溶胶-凝胶法 沉淀法
水解法
微乳法 丙三醇钛直接制取
溶胶一凝胶法
溶胶-凝胶法是制备纳米材料的湿化学方
法中较为重要的一种。
它提供了在常温常压下合成无机陶瓷、玻 璃等材料的新途径。 其基本原理是:将钛醇盐或钛的无机盐水 解,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、
锻烧,最后得到纳米TiO2粉体。
其合成的工艺流程见图1。
沉淀法
沉淀法是制备纳米二氧化钛物的一种简单方 法。一般以廉价易得的TiCl4或Ti(so4)2等无机 _ 盐为原料,当向反应体系加人沉淀剂(如OH 、
c2o42- 、 co32-等)后,形成不溶性的氢氧化钛,然
后将生成的沉淀过滤,并将溶液中原有的阴离子 洗去,经高温锻烧即得到所需的氧化物粉体. 沉淀法一般分为三种类型。
透射电镜(TEM)表征
利用电子显微镜拍摄的照片可直观地观
察400℃热处理后制备的纳米二氧化钛晶
粒的大小、几何形状、均匀程度、团聚 程度等微观情形.图3为制备出的纳米二 氧化钛的TEM图像,它的放大倍数为10万 倍,即图3中1 cm等于真实长度100nm.该
样品的平均粒径为10~15 nm,粒径较小,
晶粒呈不规则矩形,其分散性较好.
纳米TiO2的光催化性能
TiO2光催化作用原理:TiO2是一种电子导电型半 导体氧化物,其光催化原理可用半导体的能带 理论来阐释。 半导体化合物纳米粒子,由于其几何空间的限 制,其电子的Fermi能级是分立的,而不是像金 属导体中那样的连续的。 在半导体化合物的原子或分子轨道中具有空的 能量区域,这个空能区由充满电子的价带顶 (价带缘)一直伸展到空的导带底(导带缘),
被称为禁带宽度或带隙能(Eg),Eg在数值上
等于导带与价带的能级差。
为了检验实验制备纳米二氧化钛的催化效 果,进行了光催化含酚废水实验.实验条件如 下:用波长为254 nm的紫外灯照射pH为6, 质量浓度为44 mg/L的苯酚废水30 min后, 用分光光度法测定苯酚去除率.
实验测的苯酚去除率为78%;同时用处理 后的水样做色谱分析时发现:没有加入二
Thank you !
It’s over !
X射线衍射(XRD)表征
XRD技术所能解决是根据
谱图中衍射峰的宽度定
性判断所检测物质(粉末 或薄膜)的粒径大小,因为
同种晶体的粒径大小与
其衍射峰的宽度成反比 关系.将经300℃、400
℃ 、500 ℃ 、600 ℃热
处理的纳米二氧化钛作 XRD特性表征,测得的谱
图.
由图可知:锐钛矿相的特征峰出现在2H= 2514,3718,4716;金红石相的特征峰出现在 2H=2714,3610,5413.将测得的谱图与标准谱 图比较可知:300℃处理过的二氧化钛为锐钛矿 相,其中含有部分不定型态,400℃得到的为纯度 较好锐钛矿相二氧化钛,500时℃部分锐钛矿相 开始转化为金红石相,600℃得到的为金红石相 二氧化钛其中含有少量锐钛矿相.
水解法
1、醇盐水解法 醇盐水解法是利用钛醇盐溶于有机溶液发生水
解,生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性,制备超细
材料的一种方法,其工艺流程如图2所示。 特点:是从溶液中直接分离合成所需的高纯度 纳米粉体。(该方法合成的纳米粉体颗粒均匀、 纯度高、形状易控制)。
缺点:是成本昂贵,作为原料的金属有机物制备
困难,合成周期长。