纳米催化剂的研究进展
磁场调控纳米生物催化的研究进展与生物医学应用
磁场调控纳米生物催化的研究进展与生物医学应用1. 磁场调控纳米生物催化的研究进展随着科学技术的不断发展，磁场调控纳米生物催化在生物医学领域具有广泛的应用前景。
研究人员在这一领域取得了一系列重要的研究成果，为磁场调控纳米生物催化的应用奠定了基础。
研究人员通过调控纳米材料的形貌、结构和表面性质，实现了对纳米生物催化剂性能的有效控制。
通过改变纳米材料中金属离子的种类和比例，可以调控其磁性、电导率等物理性质，从而影响纳米生物催化剂的催化活性。
通过表面修饰、功能化等手段，还可以实现对纳米生物催化剂表面活性位点的精确调控，进一步提高其催化性能。
研究人员发现磁场对纳米生物催化剂的催化活性具有显著的影响。
磁场可以通过改变纳米材料中的电子状态和运动轨迹，促进反应物分子之间的相互作用，提高反应速率和选择性。
磁场还可以通过调节纳米生物催化剂的结构和形态，实现对反应过程的精确控制。
研究人员将磁场调控纳米生物催化技术应用于实际的生物医学应用领域。
在癌症治疗中，研究人员利用磁场调控纳米生物催化剂的高活性和低毒性特点，开发了一种新型的靶向药物递送系统，有望实现对肿瘤细胞的高效杀灭和治疗效果的提高。
在环境保护领域，磁场调控纳米生物催化剂也被用于水体污染物的高效降解，为解决环境污染问题提供了新的思路。
磁场调控纳米生物催化的研究已经取得了一系列重要的成果，为未来在这一领域的深入研究和实际应用奠定了基础。
目前这一领域的研究仍存在许多挑战，如如何进一步提高纳米生物催化剂的催化活性和稳定性，以及如何将磁场调控技术应用于更广泛的生物医学应用场景等问题。
未来需要进一步加大研究力度，以期在磁场调控纳米生物催化领域取得更多的突破。
1.1 磁场对纳米颗粒的影响磁场是影响纳米颗粒行为和性能的重要因素之一，在纳米生物催化领域，磁场调控具有广泛的应用前景。
本文将介绍磁场对纳米颗粒的影响，并探讨其在生物医学领域的潜在应用。
磁场可以影响纳米颗粒的形态和大小，通过改变磁场强度、方向和时间，可以实现对纳米颗粒的精确调控。
纳米催化剂的制备及其催化性能研究
纳米催化剂的制备及其催化性能研究催化剂是一类具有协助反应的作用，不被反应消耗的物质。
催化剂常常被广泛应用于化学反应中，其中纳米催化剂是当前研究的热点。
纳米催化剂是在毫微米尺度下制备的催化剂，其与常规催化剂相比，具有更高的催化效率。
由于其毫微米尺度下具有完全不同的物理和化学性质，纳米催化剂在提高催化效率、减少反应副产物等方面得到了广泛的应用。
在本文中，我们将从纳米催化剂的制备及其催化性能研究两个方面详细阐述纳米催化剂的发展现状。
一、纳米催化剂的制备技术制备纳米催化剂的方法有很多，其中包括传统方法、物理方法和化学方法等。
传统方法通常是通过物理或化学方法将自然物质转化成催化剂。
物理方法包括超声法、电化学法、气相法等。
化学方法则包括溶胶-凝胶法、微乳化法、氧化还原法等。
溶胶-凝胶法是制备纳米催化剂的一种常用方法。
该方法主要是将溶胶溶解在溶剂中，然后通过控制溶胶的温度和离合剂对其进行凝胶化。
最后，将凝胶中的催化剂进行干燥和煅烧处理，形成纳米催化剂。
微乳化法是另外一种制备纳米催化剂的方法。
该方法是将催化剂和表面活性剂溶解在一种两相不相容的物质中。
在此基础上，通过一定的机械反应和化学反应过程，实现制备纳米催化剂。
最后，通过分离和干燥处理，得到最终的纳米催化剂。
化学方法也是目前制备纳米催化剂中广泛应用的一种方法。
这类方法通常包括还原法、沉淀法、水热法等。
其中，还原法是制备可控纳米镀银催化剂常用的一种方法，它需要通过还原还原剂将银离子还原为银原子，之后可以通过表面活性剂控制其形态和尺寸。
二、纳米催化剂的催化性能研究纳米催化剂在催化性能方面相比传统催化剂具有很多优势。
与传统催化剂相比，纳米催化剂具有更好的活性、选择性和稳定性。
此外，纳米催化剂的表面积相比传统催化剂更大，具有更多的活性位点，这使得纳米催化剂在催化反应中具有更高的催化活力。
目前，纳米催化剂的研究重点主要是在环境保护和清洁能源方面。
例如，在重要的氧化反应中，纳米催化剂可以起到非常好的辅助作用。
纳米催化剂的制备及其催化性能研究
纳米催化剂的制备及其催化性能研究一、引言纳米材料作为一种新型材料，在医药、电子、能源等领域发挥了重要的作用。
其中，纳米催化剂的研究和制备已成为当前的热点问题。
纳米催化剂具有比传统催化剂更高的催化活性和选择性，可广泛应用于化工、石油、环保等行业。
本文将介绍纳米催化剂的制备方法及其催化性能研究。
二、纳米催化剂的制备方法1.沉淀法沉淀法是一种常用的制备纳米催化剂的方法。
基本原理是，在溶液中加入一定量的沉淀剂，使物质析出，然后通过控制pH值、温度等条件进行沉淀物的洗涤、干燥等处理，制备出纳米催化剂。
该方法具有简单、易于控制，成本低等优点，且可以制备出高纯度、均匀分布的纳米催化剂。
2.气相合成法气相合成法是一种将气态前体物分解或反应而生成纳米颗粒的方法。
该方法的原理是，将金属有机化合物等前体物通过载气输送到高温反应室中，在一定的反应条件下产生气态分解反应，生成纳米催化剂。
该方法可以制备出高度纯净、晶型良好、分散性好的纳米催化剂。
3.微乳法微乳法是一种使用表面活性剂将水溶液和油相混合而形成稳定胶体体系的方法。
该方法的原理是，在表面活性剂的作用下，将前体物在水相或油相中分散，并通过控制温度、pH值等因素制备出均匀分布的纳米催化剂。
该方法的优点是制备过程简单、温和、可控性强，且可以制备出粒径较小，高度分散的纳米催化剂。
三、纳米催化剂的催化性能研究1. 催化活性的研究纳米催化剂相较于传统催化剂具有更高的比表面积和更多的活性位点，因而在催化反应中表现出更高的催化活性。
通过研究纳米催化剂的催化活性，可以评估其催化效果和应用前景。
例如，针对催化剂在合成苯乙烯反应中的催化活性进行研究，结果表明，负载铂纳米颗粒在加氢反应中表现出更高的催化活性，因其高比表面积和多孔结构可提供更多的反应活性位点。
2. 催化选择性的研究纳米催化剂在催化反应中的选择性是指其在特定反应中所产生的所需产物与副产物的比例。
通过研究纳米催化剂的催化选择性，可以评估其应用效果和可行性。
纳米催化材料的制备及其性能探究
纳米催化材料的制备及其性能探究随着人们对能源、环保等领域的关注加强，纳米催化材料作为一种重要的催化材料逐渐受到人们的重视。
纳米催化材料的制备及其性能对提高催化反应效率、减少资源消耗、降低环境污染等有着重要的应用价值。
本文将从制备和性能两方面探究纳米催化材料的研究进展，并对其应用前景进行展望。
一、纳米催化材料的制备方法当前纳米催化材料的制备方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
其中最常用的是化学方法。
1. 物理方法：物理方法的主要特点是制备过程中不需要大量的化学试剂，所以其制备过程相较于其它方法更加简单。
目前物理方法的主要技术包括：气溶胶凝胶法、物理气相沉积法、溶胶-凝胶法等。
2. 化学方法化学方法的制备过程可以控制粒子大小及形态，具有较好的可控性。
化学方法主要包括：溶剂热法、共沉淀法、甩床沉淀法、水热法等。
3. 生物方法生物方法的主要途径是利用植物、微生物等生物体自成体制地合成纳米颗粒。
生物方法的优点在于生产成本较低，而且对环境的污染也较少。
二、纳米催化材料的性能分析纳米催化材料的性能主要包括催化活性、选择性、稳定性和寿命等。
1. 催化活性催化活性是指催化物对反应物进行反应的能力。
针对不同的催化反应，选用最合适的催化剂，可以提高异构反应的选择性、加快反应动力学等。
2. 选择性选择性是指削减不期望的氧化物或挥发物的生成，并且选择最优的路径来生产想要的化学品。
纳米催化剂比传统催化剂更具选择性，可以得到高品质的产品，从而改善产品的使用效果。
3. 稳定性常规催化剂在反应过程中易受到温度、氧化等外部因素影响，容易失去活性或者结构破坏，在得不到充分利用之前就会失去催化效果。
纳米催化剂比传统催化剂更稳定，可以更好地发挥催化作用。
4. 寿命通过合理的设计和制备，寿命可以得到有效延长。
在实际催化工艺中，寿命的选择和延长是非常重要的。
三、纳米催化材料的应用前景纳米催化材料在环境治理、新能源开发、汽车尾气净化等领域具有广泛的应用前景。
纳米钴系催化剂的合成及其催化性能研究
纳米钴系催化剂的合成及其催化性能研究随着化学科技的发展，纳米材料逐渐成为各领域学者研究的热点和重点之一。
纳米钴系催化剂作为纳米材料的一种，其优异的催化性能对于化学工业和环境保护具有重要意义。
本文将从纳米钴系催化剂的合成入手，详细探讨其在催化领域中的应用和研究进展。
一、纳米钴系催化剂的制备方法1. 水热法水热法是当前制备纳米材料的主流方法之一。
钴盐水溶液在高温高压下和还原剂反应，形成纳米结构的钴系化合物。
这种方法制备的纳米钴催化剂具有结构完整、粒径均一、晶粒度小等优点，但需要耗费高昂的能耗，且制备过程中对试剂的控制比较严格。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法利用硝酸盐和硫酸盐等离子体作为前驱体，通过水解、缩合等反应生成纳米结构的钴系化合物。
这种方法易于控制反应速率和晶粒形态，制备出的催化剂具有高孔容、高比表面积的特点，但制备过程复杂且对于试剂的控制要求较严格。
3. 共沉淀法共沉淀法即将两种反应物溶液混合，调节pH值，使产生沉淀。
通过洗涤、还原、焙烧等步骤得到纳米钴催化剂。
这种方法操作简便，能够制备出具有高催化活性和稳定性的纳米催化剂，但制备工艺中pH值的调节和反应时间掌握的精度较高。
二、纳米钴系催化剂在环境保护领域中的应用1. 有机污染物的处理以亚甲基蓝、染料类、苯酚等为代表的有机污染物已经成为大气和水体污染的主要来源之一。
利用纳米钴系催化剂能够降解和还原有机污染物，使其转化为无毒易降解的物质，达到环保的目的。
2. 氧化还原反应氧化还原反应在化学工业中有着广泛应用。
纳米钴系催化剂能有效地加速氧化还原反应的速率，使得生产效率提高，成本降低。
同时，其高催化活性也为新能源的开发提供了一条新的路线。
三、纳米钴系催化剂的优势和研究进展1. 优势纳米钴系催化剂最大的优点在于其在化学反应中具有高催化活性和反应速率快的特点。
同时，其纳米特性使得其表面积更加充足，提高了反应的效率和速率。
2. 研究进展近年来，针对纳米钴系催化剂的研究更加深入和广泛。
纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究
纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究随着化学科研技术的不断发展，人们对新型材料的需求也与日俱增。
其中，纳米级金属氧化物催化剂被广泛应用于化学反应、环境治理和能源开发等领域。
本文将介绍纳米级金属氧化物催化剂的制备及应用研究进展。
一、纳米级金属氧化物催化剂的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米级金属氧化物催化剂的常用方法之一。
该方法的主要步骤包括溶解金属离子、加入表面活性剂、加入还原剂、沉淀并干燥等。
溶胶-凝胶法制备的催化剂具有高比表面积、粒径小、分散均匀等优点，因而被广泛地应用于催化反应中。
2. 水热法水热法是利用水蒸气的高温、高压条件下进行纳米级金属氧化物催化剂制备的一种方法。
该方法的主要步骤包括将金属离子和配体放入容器中，在加入一定量的水后，采用高温高压条件下进行反应，得到所需的纳米级金属氧化物催化剂。
3. 共沉淀法共沉淀法是一种简单的制备纳米级金属氧化物催化剂的方法。
该方法主要步骤包括将溶有不同金属离子的溶液混合，加入沉淀剂后，沉淀出所需的纳米级金属氧化物催化剂，并通过洗涤、干燥等步骤制得所需的纳米级金属氧化物催化剂。
二、纳米级金属氧化物催化剂的应用研究进展1. 催化剂在环境治理中的应用纳米级金属氧化物催化剂在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
比如，氮氧化物（NOx）是一种常见的环境污染物，其在大气中的含量较高，容易形成酸雨和雾霾。
纳米级金属氧化物催化剂可以催化将氮氧化物转化为无害的氮气和水，从而降低大气污染。
2. 催化剂在能源开发中的应用纳米级金属氧化物催化剂在能源开发领域的应用十分广泛。
比如，利用纳米级金属氧化物催化剂可以将生物质转化为有价值的化学品和生物燃料；将太阳能转化为化学能；促进化学反应，提高能源利用效率等。
3. 催化剂在化学反应中的应用纳米级金属氧化物催化剂在化学反应中的应用也十分重要。
例如，在有机物合成中，常需要通过催化剂加快反应速率、降低反应温度、提高产率等。
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。
纳米催化剂的研究进展
纳米催化剂的研究进展【摘要】：纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性。
文章简要介绍了纳米催化剂的特性，对纳米催化剂的制备方法及其类型进行了综述。
对纳米催化剂目前存在的问题进行了分析，并对其应用前景进行了展望。
【关键词】：纳米；催化剂；制备；进展近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其中最典型的实例就是纳米催化剂的出现及与其相关研究的蓬勃发展。
纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性。
纳米催化剂具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，纳米催化剂还表现出优良的电催化、磁催化等性能。
1. 纳米催化剂性质.1.1 表面效应描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比表面积孔径尺寸及其分布等。
有研究表明,当微粒粒径由10 nm减小到 1 nm时,表面原子数将从20 %增加到90 %。
这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加,同时还会引起表面张力增大,使表面原子稳定性降低,极易结合其它原子来降低表面张力。
此外,Perez 等认为纳米催化剂的表面效应取决于其特殊的16 种表面位置,这些位置对外来吸附质的作用不同,从而产生不同的吸附态,显示出不同的催化活性。
1.2 体积效应体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时,晶态材料周期性的边界条件被破坏,非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小,使得其在光、电、声、力热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化,如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。
1.3 量子尺寸效应当纳米颗粒尺寸下降到一定值时,费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级,此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化活性等性质。
量子尺寸效应可直接影响到纳米材料吸收光谱的边界蓝移,同时有明显的禁带变宽现象;这些都使得电子/空穴对具有更高的氧化电位,从而可以有效地增强纳米半导体催化剂的光催化效率[1] 。
纳米材料在催化领域中的应用研究进展
纳米材料在催化领域中的应用研究进展引言：纳米材料具有独特的物理和化学性质，因此在各个领域的应用中表现出巨大的潜力。
催化领域作为其中之一，其对纳米材料的应用研究得到了广泛关注。
本文将介绍纳米材料在催化领域中的应用研究进展，并重点讨论纳米材料在催化剂设计、催化反应增效和环境保护方面的应用。
一、纳米材料在催化剂设计中的应用纳米材料在催化剂设计中的应用主要体现在以下几个方面：1.1 表面活性位点设计纳米材料具有较大的比表面积和更多的表面活性位点，这为催化反应提供了更多的反应中心。
通过精确控制纳米材料的形貌和尺寸，可以调控表面活性位点的分布，从而实现催化剂的选择性设计。
1.2 掺杂和修饰通过掺杂和修饰纳米材料，可以改变其电子结构和表面化学性质，从而调控催化剂的活性和选择性。
例如，通过掺杂金属氧化物纳米材料，可以增强其催化剂对氧还原反应的活性。
1.3 纳米材料的结构调控纳米材料的结构调控是催化剂设计的关键环节。
通过调控纳米材料的晶体结构、孔隙结构和形貌等因素，可以提高催化剂的稳定性和反应活性。
例如，将纳米金属团簇负载在多孔材料上，可以提高催化剂的稳定性和选择性。
二、纳米材料在催化反应增效中的应用纳米材料在催化反应增效中的应用主要体现在以下几个方面：2.1 催化剂载体的改进纳米材料作为催化剂的载体，具有较大的比表面积和更多的孔隙结构，可以提供更多的活性位点和表面反应中心，从而增强催化剂的反应活性。
通过改进载体的结构和形貌，可以进一步增加纳米材料的催化效率。
2.2 纳米材料与催化剂的协同作用纳米材料和催化剂之间存在协同作用，通过纳米材料与催化剂之间的相互作用，可以增强催化剂的催化活性和选择性。
例如，利用纳米材料作为催化剂的辅助剂，可以提高催化剂对某些困难反应的活性。
2.3 纳米催化剂的自组装纳米材料的自组装是一种有效的催化剂设计策略。
通过纳米材料本身的自组装过程，可以形成具有特定结构和性质的催化剂。
这种自组装催化剂不仅具有较大的比表面积和更多的活性位点，还具有较好的物理和化学稳定性。
纳米材料在催化领域中的应用研究
纳米材料在催化领域中的应用研究随着科技的不断进步，纳米材料在各个领域中的应用也越来越广泛。
其中，纳米材料在催化领域中的应用研究备受关注。
本文将从纳米催化剂的制备方法、催化反应机理以及应用案例等方面进行探讨。
一、纳米催化剂的制备方法纳米催化剂的制备方法多种多样，常见的有溶胶-凝胶法、共沉淀法、微乳液法、热分解法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
该方法通过溶胶的形成和凝胶的固化，得到具有纳米尺度的催化剂。
此外，还可以利用共沉淀法制备纳米催化剂。
该方法通过溶液中的化学反应使金属离子沉淀成纳米尺度的颗粒。
此外，微乳液法和热分解法也是常用的制备纳米催化剂的方法。
二、催化反应机理的研究纳米材料在催化反应中的作用机理是催化领域中的一个重要研究方向。
纳米催化剂的活性与其表面积、晶格结构、形貌等因素密切相关。
纳米尺度的催化剂具有较大的比表面积，因此具有更多的活性位点，能够提高催化反应的效率。
此外，纳米催化剂还具有较好的可控性，可以调控其晶格结构和形貌，从而进一步改善催化反应的效果。
催化反应机理的研究可以通过表征技术来进行。
常用的表征技术包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等。
这些技术可以观察纳米催化剂的形貌、晶体结构以及表面化学组成等信息，从而揭示催化反应的机理。
三、纳米催化剂在催化领域中的应用案例纳米催化剂在催化领域中的应用案例丰富多样。
以有机合成反应为例，纳米催化剂可以用于催化还原、氧化、羰基化、烯烃的氢化等反应。
此外，在能源领域，纳米催化剂也有着广泛的应用。
例如，纳米催化剂可以用于燃料电池中的氧还原反应，提高燃料电池的效率。
此外，纳米催化剂还可以用于催化转化生物质为高附加值化学品的反应。
除了有机合成反应和能源领域，纳米催化剂在环境保护和废水处理等领域也有着重要的应用。
例如，纳米催化剂可以用于催化氧化有机废水中的有毒有机物，从而降低其对环境的污染。
总结纳米材料在催化领域中的应用研究具有重要的意义。
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（ ｉ ｄ ｏＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌｇ ， ｈ ｎ ｏ ｇＱ ｎｄ ｏ２ ６ ４ Ｃ ｉａ Ｑｎ ａ ｎｖ ｓｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｇ ａ ６ ０ ２， ｈｎ ） ｇ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｎａ ｏ ｔｒｃ ｔｌｓ ａ ｐ ｃａ ｔ ｃｕｅ，ｗ ｉｈ ｇ ｎ ｒｌｃ ｔｌｓ ｉｎｔｐ ｓｅ ｓｄ，ａ ｄ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｔｅ ｎ ｍｅｅ ａａｙｔｈ ｄ ｓ ｅ ｉｌｓｒ ｔｒ ｕ ｈｃ ｅ ｅａ ａａｙｔｄｄ ’ ｏ ｓｓｅ ｎ ｅｅｍｉｅ ｈ
关键 词 ： 纳米催化剂； 量子尺寸效应； 纳米结构 ； 环境保护
中图分 类号 ：Ｑ ３ Ｔ１
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： ０ — ６７ ２ １）６ ０３ — ３ １ １ ９７ （０２０ — ０９ ０ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｎｏ ｅ ｅ ｔ ｌ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆＮａ ｍ ｔ ｒ Ｃａ ａ ｙ ｔ
２ ２ 微乳 液法 ．
微乳 液 是 在较 大 量 表 面 活 性 剂 存 在 下 ， 相 混 溶 的 两 种 液 不
体 自发形成的各向同性 的交替分散体 系。微乳质点 的纳米级尺 寸为制备设计 大小及形状可控 的纳米 粒子提供基本 条件 。通常 作法是将含有金属前 驱体和沉 淀剂 的两种微 乳液混 合 ， 微乳 液 中的水核相互碰撞 ， 含不同反应 物的水核之 间进 行物质交 换 ， 生 成产物 ， 产生 晶核 ， 然后 逐渐长 大 ， 形成纳 米颗 粒。或者 只使用 种微乳液 ， 一种 反应物 直接加 入体 系 Ｊ 。而表 面活性 剂会 阻
当纳米 颗粒 尺寸下 降到一 定值 时 ， 费米 能及 附 近的 电子 能 级将有准连续态 分裂 为分 立能级 ， 时处 于分立 能级 中的电 子 此 波动性可使纳米 颗粒 具有 突 出的光学 非线 性 、 异催 化 活性 等 特 性质 。Ｂ ｋ ｔａｏ ｕ ｈｉ ｒｖ等 用 １ ０ ｍ范围内不同尺寸 的银 粒 ｙ ０～１０ ｎ 子催化 乙烯环 氧化 ， 中银粒子负载 在 Ａ 其 Ｉ 。研究发 现随着银 ０ 粒子尺寸 的增大 ， 乙烯环氧化率也 越大 ， 主要 原 因是银粒 子尺寸 的大小影响 了分子 内部 的键 能 。但是并不 是所有 催化剂 都有这 样 的结果 。用 １ ｔＡ： 纳米催化剂在 ４ ０℃下氧化 甲烷 ， ％Ｐ／ １ Ｏ ３ 其 中采用不 同颗粒大小 的活性组 分 。结果表 明 当催 化剂含 有平均 大 小 ２ａ 的催 化 活 性 组 分 时 ， 化 剂 拥 有 最 大 催 化 活 性 。 ｍ 催
ｔｏ ｉ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ：ｎ ｎ ｍｅｅ ａａｙ ｔ ｉｅ ｅｆｃ ；ｎ ｎ ｍｅｅ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｏ ｔ ｒｃ ｔ ｌｓ ；ｓｚ ｆｅ ｔ ａ ｏ ｔ ｒｓｒ ｃ ｕ ｅ；ｅ ｉｏ ｍｅ ｔｌｐ ｏｅ ｔｏ ｎｖｒ ｎ ｎ ａ ｒ ｔ ｃｉｎ
随着人 们在众多领 域里 ， 括物 理化 学 ， 包 石油 化 工 ， 化学 合 成等， 对纳米催化剂性质 研究的深入 ， 纳米催 化技术 已经成 为 目 前研究 的热点 。由于 纳米 材料拥 有普 通材 料不具 备 的特 点 ， 例
景 。纳米催 化剂 的制 备也 已经得 到人 们 广泛 的关 注 。至 今 ， 纳 米 催 化 剂 已 经 成 功 应 用 于 石 油 化 工 、 学 合 成 、 物 、 保 和 能 化 生 环 源等领域或 行业 ， 并且得 到非 常好 的收益。
１ 纳 米 催 化 剂 的 性 质
１ １ 量 子 尺寸效 应 ．
导 电子 的德 布 罗 意 波 长 相 当 或 相 比 更 小 时 ， 米 颗 粒 在 各 方 面 纳
然而影 响方式 主要是 反应 对结构敏感 程度 。对 于对结构 迟钝 的
作者简介 ： 刘宇 良 男 硕士研究生 主要从事化学工程研究。
广
州
化
工
２１ ０ ２年 ３月
包括催化活性与普通颗粒相 比有很大 的变 化 。例 如纳米级胶 态金 属的催化速率就 比常规金属的催 化速率提 高了 １０倍。 ０
如 比表 面 积 大 、 面 原 子 及 活 性 中 心 数 目多 、 化 效 率 高 以及 特 表 催 异 的选 择催 化 性 ， 米 催 化 剂 在 催 化 剂 领 域 有 着 巨 大 的 发 展 前 纳
反 应 ， 子 大 小 对催 化 活 性 的 影 响 甚 微 ， 且 粒 子 大 小 对 反 应 的 粒 并
影响具有两 面性 ， 随着粒子大小的增大 ， 可能会提 高催化活性 或 者降低催化活性 ， 这取决于反应中间体粒子的大小 ＩＪ ２。
１ ２ 纳 米结构 的 多孔材 料 ．
由于 沸 石 催 化 剂 具 有 高 的 催 化 活 性 和 选 择 性 ， 们 对 沸 石 人 催 化 剂 的研 究 越 来 越 多 ， 且 主 要 应 用 于 炼 油 、 油 化 学 产 品 和 并 石 化学等领域 。正是在纳米级孔道 中形成 的稳定 的超 强酸位点使
ｎａ ｏ ｔｒ ｃ ｔ ｌｓ ｄ ｈ ｇ ａａｙ ｉ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｎｄ ｓ ｌｃｉ ｅ ｈｅ ｅｗｅ ｅ ａｖ ｒｅｙ ｏ ｔｏ ｓｐ ｅ ａ ｉ ｇ ｎ ｎ ｍｅｅ ａ— ｎ ｍｅｅ ａａｙ ｔｈａ ｉｈ ｃ ｔｌｔｃ ｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ａ ｅｅ ｔｖ ．Ｔ ｒ ｒ ａ ｔ ｆｍｅｈ ｄ ｒ ｐ ｒｎ ａ ｏ ｔｒｃ ｔ ｉ ａ ｙ ｔ ｕ ｈ ａ ｓｎ ｒ ａ ｉ ｏｖ ｎ ，ｍｉｒ ｅ ｌｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｌｓ ，ｓ ｃ ｓ ｕ ｉ ｇ ｏｇ ｎ ｃ ｓ ｌ ｅ ｔ ｃ ｏ ｍｕ ｓｏ ｎ ｏ ｘ ｈ ｎ ｅ，ａ ｄ ｅ ｃ ｔ ｏ ａ ｄ ａ ｔ ｇ ｓａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ — ｎ ａ ｈ ｍｅｈ ｄ ｈ ｄ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｇ ｓ Ａｎｄ ｉ ｎ ｒ ａ ，ｎ ｎｏ ｔ ｒｃ ｔ ｌｓ ｓ ｗｉ ｅ ｙ ｕｓ ｄ，ｉｃ ｕ ｉ ｇ ｉ ｄ ｓｒａ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｎｖｒ ｎ ｎｔｌｐ ｏ ｅ — ｅ． ｎ ｍａ ｙ ａ ｅ ｓ ａ ｍｅｅ ａａ ｙ ｔｗａ ｄ ｌ ｅ ｎ ｌ ｄ ｎ ｎ ｕ ｔ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ｎｄ ｅ ｉｏ ｍｅ ａ ｒ ｔｃ ｉ ｏ
法。
３ 纳 米催 化 剂 的应 用
３ １ 环境 保护 ．
随着经济的发展 ， 环境 在不 断 的恶 化 ， 大气 污染 ， 污染 １ 水 ３ 益 严 重 。纳 米催 化 剂 慢 慢 地 进 入 环 保 领 域 ， 生 态 环 境 的 改 善 为 起着一定 的作用 。韩巧凤等 用溶胶 一凝胶法制备 的纳米复合 稀 土 氧 化 物 催 化 剂 ， 均 粒 径 为 ５ ｍ， 于尾 气 吸 收 ， Ｏ和 Ｈ 平 ０ｎ 用 Ｃ Ｃ 的转化率高于 ９ ％ ， Ｏ ０ Ｎ 的转化率高于 ７ ％。纳米 ＴＯ ５ ｉ 催化 剂 具有 良好的光催化性能 ， 以分解有 机废水 中的卤代脂肪 烃 、 可 卤 代芳烃 、 酚类 、 农药等有害污染物 。还可 以利用纳米催 化剂 杀 死环境 中的有害细菌 。西北大学曾进行 过纳米氧化锌定 量杀 菌 试验 ， 果表 明 ， ５ｍｉ ， 结 在 ｎ内 纳米氧化锌 的浓度 为 １ ％时 ， 金黄色 葡 萄 球 菌 的 杀 灭 率 为 ９ ．８ ％ ， 肠 杆 菌 的 杀 灭 率 为 ８ ６ 大
９９． ３％ ［５ 。 ９ １］
、
２ １ 有 机溶胶 法 ．
有机溶胶法制备纳米粒子的共同特点是制 备溶胶过 程 中均 使用有机 介质 。最典 型 的方 法是在有 机介 质 中， 一定 条件 下先
制备 高分散 的纳米金属粒子 ， 然后将 载体浸入溶胶 中充分 接触 ，
使得 金属溶胶 吸附或沉积在载体上 ， 最后经过洗涤 、 干燥 和焙烧 等处 理就 可以得到纳米金属负载型催化 剂。然 而有机溶 胶法大 体 上又可 以分 为 Ｂ ｎ ｅ ｎ 和多元 醇法 ， ｏｎｍａｎ法 主要 是根 据还 原剂 类 型的不 同划 分。有 机溶剂 法制备 的催化 剂 ， 纳米粒 子粒 径小 且 大小可控 、 粒径分布窄 ， 实验操作简单 。
摘 要 ： 纳米催化剂具有特殊的纳米结构 ， 具备普通催化剂所没有的性质， 这决定了纳米催化剂的高催化性能和选择性。目前
有多种方法可 以制备 纳米催化剂 ， 例如有机溶剂法 、 微乳液法 和离子交换法 等 ， 种方法都 有优缺点 。并且在众 多领域 中， 各 纳米催化 剂得到 了广泛的应用 ， 包括工业生产 和环境保 护。
纳 米 结 构 的 多 孔 材 料 。 此 时 ， 有 催 化 活 性 的组 分 往 往 在 膜 具
的表 面或者 是膜 的孔 道 ， 一般 可 以达 到每 平方 厘米 存在 １ ～ ０ ｌ 个 ３～ ． ｍ 有效 横 截 面 的通 道 。 ０ ０１ 除了量子尺寸效应 之外 ， 纳米催 化剂 还具有 表 面效应 和体 积效应 。当微粒 粒径 由 １ ｍ减小 到 １ｎ ０ｎ ｍ时 ， 表面原子数 将从 ２ ％增加到 ９ ％ Ｌ 。这会使得表 面原 子的配位 数严重 不足 、 ０ ０ ５ Ａ 出 现 不饱 和键 以及表面缺 陷增加ｔ ， ６ 引起表面张力增 大， １ 使得粒子 极 易结合其他 原子 ， 以降低表 面张力 。当纳米颗 粒 的尺寸 与传
活 性 组 分 的 粒子 大 小 不 仅 会 影 响 催 化 剂 的 活 性 ， 会 影 响 还 反 应 的选 择 性 。这 种 特 殊 的催 化 活 性 主要 由粒 子 大 小 决 定 的 ，
得沸石催化剂具有高的活性和选择性 ， 尤其是在烃类化合物 ｃ— ｃ 键的断裂过程 中。纳米结构孔道 的存在使 得类似 于液体超强 酸 的催化剂成为现实 ， 并且 在反应 中对 特定 的结构化 合物拥 有高 的选择性 ， 这种选择性类 似于空间结构对反应 的影响 ， 特定 的结 构 才 能 通 过 特 定 的纳 米 孔 道 。这 种 选 择 性 包 括 对 反 应 物 的 选 择 性 、 产 物 的选 择 性 和 对 中 间 体 的 选 择 性 Ｊ 对 。实 际 上 纳 米 催 化 剂 能够具备普通催化 剂 的不具备 的特性 ， 要是 因为纳米 结构 主 存 在 特 殊 的 性 质 。然 而 实 际 应 用 时 会 用 不 同 类 型 的膜 代 替 具 有