纳米粒子催化剂及其研究进展
多相反应的研究进展
多相反应的研究进展多相反应是指在两个或两个以上的不同相（如气液、气固等）之间进行的化学反应。
其特点是相控制、接触限制、传质影响以及多相存在等方面的影响。
在化学工业和环境保护等领域中，多相反应研究具有重要的意义。
本文将介绍多相反应的研究进展。
一、催化剂催化剂在多相反应中具有重要的作用，它可以降低反应能垒，提高反应速率，从而促进多相反应。
传统的多相催化剂主要包括金属氧化物、金属复合物等。
而近年来，随着纳米技术的发展，纳米粒子催化剂也逐渐成为了研究热点。
研究发现，与传统催化剂相比，纳米催化剂的反应活性和选择性更高，并且可以通过调节粒径、表面修饰等手段来控制催化性质。
因此，纳米催化剂已经广泛应用于多相反应中，如CO2加氢、有机合成等方面。
二、反应机理多相反应的机理研究对于理解反应过程、优化反应条件以及开发新的催化剂具有重要的意义。
传统的反应机理研究方法主要包括表征反应物、中间体和产物的结构和物性以及催化剂的催化机理等。
但是，由于多相反应过程中复杂的相互作用和传质现象，传统的反应机理研究方法受到了限制。
因此，近年来，许多新的反应机理研究方法被提出。
例如，使用原位表征技术，以及基于计算机模拟的反应机理研究方法等。
这些方法在多相反应机理研究中的应用为我们提供了更深入的理解和实验研究的方向。
三、反应动力学反应动力学是多相反应研究的重要方面，它可以帮助我们理解反应的速率控制过程和催化剂对反应速率的影响。
常用的反应动力学方法包括实验室反应动力学实验和计算机模拟等。
实验室反应动力学实验可以用来研究反应速率对温度、压力和物质浓度等因素的依赖关系，计算机模拟则可以模拟反应过程中的物理和化学现象，从而预测反应动力学特性。
这些研究方法为我们提供了更深入的认识多相反应机理和催化剂特性的方法。
四、应用多相反应研究在化学工业和环境保护中具有广泛的应用。
例如，在催化裂化、煤化工、液化天然气转化、CO2加氢、废水处理等方面中都可以应用多相反应。
磁性纳米粒子负载催化剂的应用研究进展
（ 商丘师 范学 院 化学 系 ， 河南 商丘 ４６０ ） ７００ 摘要 ： 简要评述 了近年来磁性纳米粒子 负载钯及 小分子催化 剂在 Ｓｚｋ， ｅｋ和 Ｓｎｇｓｉ等偶联 反应 中的 ｕ ｉ Ｈｅ ｕ ｏｏａ ｒ ｈ
应用研究 。参考文献 ２ 。 ９篇 关 键 词： 磁性纳米粒 子 ； 负载催化剂 ； ； 钯 偶联反应 ；综述
文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ５１１ （０ ２ ０ －１ １ ６ １０ —５ １ ２ １ ） ２０ ３ － ０ 中图分类号 ： ６ ３ ３ ０ ４ ．６
Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｈ ｏ ｒ ｓ ｎ ｔ ｅ Ａｐｐ ｉａ ｏ ｌｃ ｔ ｎ ｉ
ｏ ａ ｎ ｔｃ Ｎａ ｏ ａ ｔｃｅ ｕ ｐ ｒｅ ｔ ｌ ｓｓ ｆＭ ｇ ｅ ｎ ｐ ｒｉｌｓ Ｓ ｐ ｏ ｔ ｄ Ｃａ ａｙ ｔ ｉ
作者简介 ： 冯翠兰 （９ ５ ， ， １７ 一） 女 汉族 ， 郓城人 ， 山东 副教授 ， 主要从 事绿色催化研究。 － ａ ：ｅ ｇ ｉ ｎ ｎ ６ ．ｏ Ｅ ｍ ｉ ｆ ｅ ｌ ｆ ＠１３ ｔｍ ｌ ｎ ｕａａ
ＦＥＮＧ ｉ１ ｎ， ＸＵ ｉｙ ｎ， ＸＵ ｏ ｔａ ＺＨＡＯ ｅ ｘ ａ Ｃｕ ．ａ Ｈａ －ｕ Ｍａ — ｎ， ｉ Ｗ ｎ— ｉｎ
（ ｅａｔ ｎ ｆ ｈ ｍｓ ｙ Ｓ ａｇｉ ｏ ｌ ｎｖｒｔ， ｈｎ ｑｕ４ ６０ ， ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒ ｔ ｅ ｉｒ ， ｈ ｎｑ Ｎ ｒ ｉｅ ｉ Ｓ ａｇｉ ７ ０ ０ Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ Ｃ ｔ ｕ ｍａ Ｕ ｓｙ
注 。这 主要 是 由 于 ： １ 粒 径 足 够 小 的 ＭＮ ｓ 磁 （） Ｐ（ 性 Ｆ。 晶体 直径 小于 ３ ｍ） 有 超顺 磁 性 ， ｅＯ ０ｎ 具 即 在外 加磁 场 中有 较 强磁 性 ， 外 加 磁 场 时磁 性 很 无
纳米粒子材料在光催化领域中的应用研究
纳米粒子材料在光催化领域中的应用研究近年来，纳米技术已经成为了材料科学和化学领域研究热点之一。
纳米材料的独特性质和表面效应使其在各个领域发挥着越来越重要的作用，其中包括了光催化领域。
本文将从纳米材料的基本概念入手，阐述纳米粒子材料在光催化领域中的应用。
一、纳米材料的基本概念纳米材料是指其粒径小于100纳米的材料，因此纳米材料拥有许多独特的性质，例如比表面积大、量子尺寸效应、表面等离子体共振等。
这些性质使得纳米材料与普通材料相比具备一些巨大的潜在优势，如在催化、生物医学、检测、储存和能量转换等方面下游应用的潜力。
从而，纳米材料的制备和应用成为当前材料科学和物理领域非常热门的研究方向。
二、光催化反应的概念及原理光催化是一种通过光照来激活催化剂，使得在催化剂和光照的帮助下难于进行的化学反应能够进行的方法。
在光催化反应中，催化剂可以将光子能量转化成化学反应能量，从而实现化学反应的促进。
当然，光催化反应的前提条件就是必须有合适的光源。
三、纳米粒子在光催化领域中的应用利用纳米材料的独特性质，在光催化领域中，可以以纳米粒子为载体，并探测和定向改变化学反应的速率和选择性，从而实现高效的催化反应。
应用纳米材料，可以大大提高光催化反应的催化效率、增加反应速率、提升催化剂的稳定性和选择性等优势，具体的应用形式如下：1. 纳米TiO2的应用TiO2是典型的高效催化剂，利用纳米TiO2催化剂在光照下，可以使有机物被完全氧化成CO2和H2O并呈现出很好的选择性。
TiO2的催化能力主要来自于其与光子的相互作用，因此，制备高效的纳米TiO2催化剂可以大大增加TiO2的催化能力。
2. 纳米金的应用在UV和可见光催化领域中，金纳米颗粒的应用非常广泛，特别是在有机合成和环境净化中。
例如，金纳米颗粒可以被用于制备高效的催化剂，在催化有机合成反应过程中可以提高催化剂的催化效率、速率和选择性，同时金纳米颗粒也可以被用于制备高效的催化剂分散剂。
纳米结构金属催化剂的设计和应用研究
纳米结构金属催化剂的设计和应用研究近年来，纳米技术的发展给各个领域带来了许多新的机遇与挑战。
在化学领域中，纳米结构金属催化剂作为一种新型催化剂，由于其独特的物理化学性质而备受人们的关注。
在本文中，我们将主要探讨纳米结构金属催化剂的设计和应用研究。
一、纳米结构金属催化剂的特点纳米结构金属催化剂指的是粒径在1-100nm之间的金属颗粒催化剂。
相对于传统的催化剂，纳米结构金属催化剂具有以下特点：1.大比表面积和高活性由于金属粒子具有纳米级别的尺寸，使其拥有更大的比表面积和更高的催化活性，改善了催化反应的过程。
2.可控性通过调节制备条件，如反应温度、反应时间等，可以实现对金属颗粒的形状、大小和分布等进行精细控制。
3.催化效率高由于纳米金属颗粒具有更高的催化活性和更短的扩散距离，因此可以提高催化效率，降低催化剂的用量。
二、纳米结构金属催化剂的设计目前，纳米结构金属催化剂的设计主要分为四个方面：1.形状控制通过不同的合成方法和条件，可以控制金属颗粒的形状，如球形、棒状、多面体等，从而影响其催化性能。
2.粒径控制粒径大小对催化性能有着非常重要的影响。
通过调节反应条件，可以实现对粒子大小的精细控制。
3.表面修饰通过在金属表面修饰上吸附一层较薄的物质，如有机分子、金属氧化物等，可以有效地改善催化剂的相容性和选择性。
4.合金化改性通过将金属与其它元素进行合金化改性，可以增强其催化性能和稳定性，抑制金属粒子的聚集现象。
三、纳米结构金属催化剂的应用纳米结构金属催化剂的应用非常广泛，其在以下领域中具有重要的作用：1.有机合成在有机合成中，纳米结构金属催化剂可以用于芳香族和脂肪族物质的氧化、还原、加氢、脱水、脱羧等反应。
2.环境保护纳米结构金属催化剂可以用于对废水、废气等污染物进行净化处理，还可用于石油化工废水的处理和NOX、SOX等废气的脱除。
3.能源储存纳米结构金属催化剂可用于电极材料，如燃料电池中的催化剂、太阳能电池中的光催化剂等。
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] 。
金属纳米粒子在催化反应中的应用
金属纳米粒子在催化反应中的应用随着科学技术的发展和进步，金属纳米粒子越来越受到关注并被广泛应用在许多领域，例如药物传递、医疗和新材料等。
其中一个应用方向是在催化反应中使用金属纳米粒子。
本文将介绍金属纳米粒子在催化反应中的应用以及相关的研究发现。
一、金属纳米粒子的基本概念金属纳米粒子指的是直径在1至100纳米之间的金属颗粒。
它们与微米级别的金属粒子相比，具有更小的体积、更高的表面积和更多的表面自由能。
这些性质使得金属纳米粒子具有更高的活性和更优异的催化性能。
二、金属纳米粒子在催化反应中的应用金属纳米粒子在催化反应中的应用广泛，例如在有机化学合成、环境保护和能源生产等领域中。
以下是几个例子：1. 氢化反应氢化是常见的催化反应之一，它通常用于制备高附加值的有机化合物，例如聚酯和药物。
金属纳米粒子因其表面上存在的许多异质原子和裂缝，使其具有比传统催化剂更高的活性，可用于加速氢化反应的速率。
2. 美丽新世界氧化反应氧化反应指将化合物中的电子转移给氧气或其他氧化剂的过程。
金属纳米粒子因其表面尺寸效应、形状效应和晶面调控效应等特殊性质，可应用于催化氧化反应。
3. 有机合成有机合成是化学领域中的一个广泛的学科，发展并成功地应用于几乎所有领域。
金属纳米粒子因其活性表面和特殊构造，能够催化合成许多有机化合物。
例如，金属纳米颗粒可用于制备含氮、硫、氧、碳等不同元素的有机化合物。
三、金属纳米粒子催化反应的机理金属纳米粒子在催化反应中的机理通常与其尺寸效应、形状效应和晶面效应密切相关。
下面将逐一介绍。
1. 尺寸效应金属纳米颗粒比传统催化剂更小，因此其比表面积更大，可使反应物与催化剂的接触面积增加，促进反应速率。
此外，金属纳米颗粒的晶格缺陷和表面束缚也可改善反应的催化活性。
2. 形状效应金属纳米颗粒的形状会影响其表面（晶面）的原子结构，从而影响反应的催化活性。
例如，球形金属纳米颗粒相对于其他形状，具有更好的催化活性。
3. 晶面效应金属纳米颗粒不同的晶面对反应机理和反应速率有着重要影响。
纳米金粒子制备及应用研究进展
纳米金粒子制备及应用研究进展纳米技术在21 世纪将发挥极为重要的作用,是未来纳米器件、微型机器、分子计算机制造的最可能的途径之一。
纳米材料学作为纳米技术的重要组成部分也将会受到更广泛的重视。
科学家们利用纳米颗粒作为结构和功能单元,可以组装具有特殊功能如特殊敏感性和光、电、化学性能的纳米器件。
金属纳米颗粒由于其在量子物理,信息存储,复合材料等方面的潜在应用而引起了人们的注意。
其中,金纳米粒子由于其优异的导电性能,良好的化学稳定性及其独特的光学、催化特性而吸引了更多的目光。
这主要是因为:金是一种惰性元素,其化学稳定性良好;金和硫元素之间可以形成一种非常稳定的键合作用,这有利于在其表面组装带有各种官能团的单分子层。
由于纳米金粒子这些特有的化学性能以及独特的光、电性能,自上世纪80 年代至今,化学界对纳米金粒子的应用及其功能化研究方兴未艾。
本文综述了近年来纳米金粒子的制备及应用研究进展。
纳米金粒子的制备方法一．化学还原法制备法超细金粉制备原理:将金化合物的适当溶液通过化学还原而得到单质金粉.1.抗坏血酸为还原剂生产超细金粉工艺①王水溶金将黄金用去离子水冲洗,在置于稀硝酸中煮洗5~10min后,适当加热以启动反应,当反应较为平缓后,可再加入少量王水,直至大部分尽快获金粉溶解.反映结束时应保证体系中有少量未反应的黄金存在,即在投料时必须保证黄金的过量.②浓缩,赶硝将溶金液倾入另一烧杯中，用水洗净未反应的金块或金粉，转入下一循环使用。
洗液并入溶金液。
加热并在此过程中滴加浓盐酸以赶尽氮氧化物，过滤，滤液转入旋转蒸发皿进行浓缩结晶，然后配成适当浓度的水溶液。
③还原将抗坏血酸配成饱和溶液，在不断搅拌下，将氯金酸溶液滴加到抗坏血酸溶液中，滴加完毕后继续搅拌1h，静置沉降。
④清洗、干燥和筛分将上层清液倾出，用水和乙醇以倾析法清洗金粉。
所得金粉置于真空干燥。
冷却后，将金粉过筛分级，得到不同粒度的球形金粉末。
2.Na3C6H5O7 柠檬酸钠为还原剂制得纳米金颗粒粒径在15-20nm 之间Na3C6H5O7 为还原剂时，柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为1.5：1 时最佳；采用HAuCl4 溶液加入到加热的Na3C6H5O7 与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液Na3C6H5O7 溶液加入到室温的NaBH4 与PVP 混合溶液制得的纳米金溶胶的颗粒分散性好，粒径小且更均一。
纳米粒子在催化剂领域中的应用
纳米粒子在催化剂领域中的应用近年来，随着纳米技术的不断发展，纳米粒子作为一种重要的材料已经开始在各个领域得到广泛应用。
其中，在催化剂领域中纳米粒子的应用十分广泛，可以说是催化剂领域的一个重要的新趋势。
一、纳米粒子的优势纳米粒子指的是粒径在1~100纳米范围内的微小颗粒。
由于纳米粒子具有特殊的物理和化学性质，所以在催化剂领域中具有以下优势：1.高比表面积纳米粒子具有非常高的比表面积，这意味着相同重量的纳米粒子能够具有比微米粒子更好的催化效果。
高比表面积使得纳米粒子能够更充分地接触到反应底物，从而提高催化剂的效率。
2.精确的形状和尺寸纳米粒子可以通过控制制备过程中的反应条件来精确地控制其形状和尺寸，这使得纳米粒子具有特定的物理和化学性质。
比如，在催化剂中使用控制粒子大小的制备方法，可以使得催化剂中的纳米粒子的大小和形状得到精确控制，从而实现更好的催化效果。
3.增强的催化活性由于纳米粒子表面具有更丰富的活性位点和更高的表面能，因此可以在低温下就实现活性催化反应。
二、纳米粒子在催化剂领域的应用1.纳米金属催化剂纳米金属催化剂可以用于加氢、氧化、加氧等反应。
由于纳米金属催化剂在反应中表现出很好的选择性和活性，因此已经被广泛应用于化学合成、环保、汽车尾气净化、燃料电池等领域。
2.纳米氧化物催化剂纳米氧化物催化剂具有高活性、高稳定性和选择性等优点，因此也得到了广泛应用。
比如，纳米TiO2催化剂可以在光照条件下完成光催化反应，对于有机物的降解及废水处理有很好的效果。
3.纳米合金催化剂纳米合金催化剂结构相对纯金属催化剂具有良好的稳定性，在氧化还原反应和氢化反应中具有强大的催化活性。
例如，纳米Pd-Pt合金催化剂能够成功实现废弃物的重整和高选择性的环氧化反应。
三、纳米粒子在催化剂领域的发展前景随着人类对纳米技术的不断研究，纳米材料的制备技术将逐渐得到优化，纳米粒子在催化剂领域中的应用也将更加广泛。
同时，随着纳米技术的发展，纳米材料的制备优势和优异性质可以被人们更加深入的理解，纳米催化技术将得到更好的研究和发展。
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究
纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究摘要：纳米TiO2光催化剂因其优异的光催化性质在环境净化、水处理、能源转换等领域得到广泛应用。
本文以纳米TiO2为研究对象，重点探讨了其制备、改性方法以及在不同领域的应用研究内容和进展。
一、纳米TiO2的制备方法目前常用的纳米TiO2制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法通过溶胶的制备和凝胶的成型过程来得到纳米TiO2颗粒，可以控制颗粒的尺寸和形貌；水热法则是通过在高温高压的水环境下合成纳米TiO2颗粒，可制备出高度结晶的颗粒；气相沉积法则通过在气相中加热激活气体产生纳米TiO2颗粒。
这些方法各有优劣，适用于不同的研究需求。
二、纳米TiO2的改性方法为了提升纳米TiO2的光催化性能和稳定性，研究者在其表面进行改性。
常用的改性方法包括复合杂化技术、离子掺杂、表面修饰等。
复合杂化技术将纳米TiO2与其他材料进行复合，例如薄膜包覆、共混等方式，可以增加纳米TiO2的吸光性能和光生载流子的分离效率；离子掺杂则通过将单质离子或化合物引入纳米TiO2晶格中，改变其能带结构和光吸收性能；表面修饰通过在纳米TiO2颗粒表面修饰有机物或无机物，改变其表面性质和光催化性能。
三、纳米TiO2的应用研究纳米TiO2光催化剂具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
在环境净化方面，纳米TiO2可用于有机污染物的降解和空气净化，通过紫外光的激发产生活性氧自由基，降解有机污染物；在水处理领域，纳米TiO2可用于水的净化和废水处理，能够高效去除重金属离子和有机物，同时使用纳米TiO2光催化剂可以提高水的透明度和亮度；在能源转换方面，纳米TiO2可应用于太阳能电池、光电催化水分解等领域，用于转化光能为电能或储存能。
综上所述，纳米TiO2光催化剂具有制备简单、光催化效率高等优势，通过改性可以进一步提升其性能。
未来，随着对纳米材料研究的深入，纳米TiO2光催化剂将在环境净化、水处理和能源转化等领域发挥更大的作用。
纳米催化剂的发展现状及制备方法
纳米催化剂的发展现状及制备方法赵兵（四川省化学工业研究设计院，四川成都,610041）摘要纳米催化剂因其独特的物理化学性质使其相比传统的催化剂具有无法比拟的优势,基于此,综述了纳米催化剂常用的制备方法以及具有代表性的纳米催化剂的研究现状,并介绍了纳米催化剂在能源、化工以及环境领域中的实际应用，最后提出了纳米催化剂未来可能的研究方向及建议。
关键词：纳米催化剂发展现状制备方法纳米技术产生于20世纪80年代末，是目前正在迅速发展的一种高新技术,纳米材料的定义为:在三维空间中至少有一维是处于纳米尺度范围该类材料由于其比表面积大、表面原子及活性中心数目多等优点而广泛应用于催化剂领域。
此外，纳米材料也广泛应用于石油化工、能源、生物和环保等领域。
1纳米催化剂的发展现状纳米催化剂包括负载型以及非负载型催化剂，负载型催化剂包括负载金属和金属氧化物等;非负载型催化剂包括金属及其氧化物、分子筛以及生物纳米催化剂等。
下面对几种常见的纳米催化剂现状进行介绍。
1.1金属纳米催化剂该类催化剂主要包括贵金属纳米催化剂，如Pt、Pd等贵金属的纳米粒子、过渡金属催化剂，如Ni、Cu、Fe等单组份纳米粒子、合金催化剂即两种以上金属原子组成以及金属簇纳米催化剂，如Pt族纳米金属簇。
贵金属中，Au具有化学惰性，因此，研究者对其催化性能的研究较少。
随着纳米技术的发展,Au 的性能得到了改善，使得Au可以作为活性组分负载在载体上形成催化活性较高的催化剂。
有研究表明,纳米金催化剂可以应用在催化氧化CO、水煤气转换、有机物燃烧等方面过渡金属纳米催化剂与传统催化剂相比,催化性能更优异并且选择性较好,Yabe等3利用纳米铁颗粒催化乙烘裂解制得碳纳米管阵列。
合金型纳米催化剂由于其较高的配位不饱和度以及比表面积而具有优异的催化活性。
Bock等4人将Pt和Ru负载在碳材料上用于甲醇的氧化反应，结果表明,该合金型的纳米催化剂具有很好的催化性能。
1.2金属氧化物纳米催化剂金氧化纳米催化剂应，过渡金氧化、主金氧化金合氧化纳米催化剂等。
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１．２体积效应
纳米粒子体积小．所包吉的原于数很少，相应的质量极 小，因此．许多现象就不能用通常有无限个原于的块状物质的 性质加以说明。当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波 长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏．其磁性、光吸 收、热阻器催化性能等与普通粒子相比都有很大变化．这就是 纳米粒子的体积效应。该效应为纳米粒于的应用开拓了广阔 的新领域．
ｃｌｕ３ｔｅｒ）．一般是指颗粒尺寸处于
１ｎｍ～１００Ｉｌｍ之间的粒于．其尺寸介于原子簇和宏观物体之 间的过渡区域。纳米粒子具有的表面效应和小尺寸效虚使其 具有不同于一般固体物质的许多特异性质，因此，纳米粒子在 冶金、化工、电子、材料以及日用化妆品和生物医学等方面得 到了广泛开发和应用，显示出了诱人的前景．纳米材料的发展 对于人们进一步认识固体材料的本质结构性能具有十分重要 的价值．科学家们把这种材料誉为“２１世纪最有前途的材 料”。 在催化研究领域，人们一直在寻找新的高效催化荆，由于 纳米粒于催化剂具有独特的晶体结构及表面特性．囡而其催 化活性和选择性大大高于传统催化剂，它作为一种高活性和 高选择性的新型催化剂材料引起了催化工作者的酱遍关注， 国际上已把纳米粒于催化剂称为第四代催化剂。本文将对纳 米粒子催化剂的特性、制备方法及应用作一介绍。
４结束语
与常规催化剂相比．纳米粒于催化剂显示出了较优异的
负载型纳米粒子催化剂也是一类应用较广的催化剂。常
催化反应性能，因此．纳米粒于催化剂的研究与开发具有很大 的潜力和诱人的前景。尽管人们在纳米粒子催化剂制备技术 和开发应用方面取得了一定的进展ｔ但一直较难实现工业化、 商品化规模，还需广泛深入地研究和探讨提高催化反应效率、
１纳米粒子催化剂的特性
１．１表面效应
表面效应是指纳米粒于表面原子数与总原子数之比随粒 径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着纳米颗 粒粒径的减小．表面原于的比例迅速增加，例如当粒径为 ２０ｎｍ时．表面原子数为完整晶粒原子总数的１０“，而粒径为 １ｎｍ时，其表面原子百分数增大到９９％，由于表面原子所处 环境与内部原于不同，它周围缺少相邻的原于．有许多悬空 键，具有不饱和性．易与其他原于相结合而成为动力学稳定体 系，所以纳米晶粒减小的结果，导致其表面积、表面能及表面 结合能都迅速增大，纳米粒子的比表面大、表面活性中心多等 ＊国家室点基础研究发展规划资助项目（Ｇ１９９９０２２４０１）
１．４其他特性
纳米粒于的晶体结构随制备条件的不同而异，同种化合 物的粒子有的呈针状．有的呈球状、片状、板状等，有的甚至品 格类型也不一样。纳米晶粒形状不同，其不同晶面覆盖程度也 不同．其对催化反应的活性和选择性同样会产生很大的影响。
水热法是高温高压下在水溶液或燕汽等流体中合成物 质，再经分离和后续处理得纳米粒子”］。水热法制得的纳米粒 子颗粒团聚较少，粒度均匀，形状比较规则，改变反应条件可 得到不同结晶形态和不同晶体构造的纳米粒子。水热法可以 制备包括金属、氧化物和复台氧化物在内的多种纳米粒于。 溶胶一凝胶法是６０年代发展起来的一种方法，早期主要 用于制备陶瓷材料，其原理是使金属酵盐或无机盐水解形成 溶胶．再聚合生成具有三维网络结构的凝胶．然后经千燥、焙 烧得目的产物。利用溶胶一凝胶法可以得到粒度分布均匀的负 载型催化剂ｔ如Ｐｔ／Ａｌ ２０，、Ｒｕ／ｓｉＯｚ及Ｐｔ／Ｔｉ０：等”“．但是， 在蒸发凝腔制备纳米粒子时ｔ由于表面张力及毛细现象的作 用．凝胶骨架遭到破坏，颗粒之间将发生聚集和长大，给纳米 粒子的形成造成了一大障碍““．因此人们采用了在低温或常 温下抽真空干燥的方法．以及新型的加压干燥法ｏ“、冷冻干 燥法［”］、超临界干燥法“”等来防止颗粒在干燥过程中的团 聚．从而有利于获得高分散且无团聚的纳米粒子．例如，采用 溶胶一凝胶法和超临界干操技术制各的Ｎｉ／Ａｂ０，气凝胶超细 催化剂具有高比表面、高孔隙率及孔结构可控等特点，且组分 之间的相互作用强，分布均匀【ｌ‘１“。同时，该法适宜于制备负 载多组分金属催化剂．有利于发挥助卉０的改善调节作用． 微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂（通常为醇 类）、油（通常为碳氢化合物）和水或电解质水溶液组成的透明 的、各向同性的热力学稳定体系。微反应器是由表面活性剂和 助表疆活性荆所组成的单分子层舁面所包匿而形成的徽乳颗 粒。微乳液法是将金属盐和一定的沉淀剂形成微乳状液，在徽 反应器中控制肢粒成核和生长．热处理后得到纳米粒于ｍ］． Ｉｋｅｄａ等【ｌ”应用微乳液法成功地制得了粒度为５～２０ｎｍ且分 布均匀的Ｐｔ／Ａｌ。ｏ，纳米催化剂。
并向纳米晶粒表面扩散。电子、空穴到达表面的数量多ｔ则光
等流体中使溶液发生水解，生成不溶性氢氧化物、碳酸盐、硫
酸盐、草酸盐等．再经洗涤、热分解得纳米粒子。它包括直接沉 种单一或复合氧化物纳米粒子催化剂．通过控制溶液浓度、 ｐＨ值、温度等凶紊，可制得粒于分布均匀的数十纳米的粉体。
淀法、共沉淀法、均匀沉淀法等．可用来合成钙钛矿型以及各
‘１３。
较少．致使８有一确定值，其吸收光谱是向短波方向移动的具 纳米微粒中处于分立的量子化能级中，电子的波动性带
２，２ ２液相反应法
有分立结构的线状光谱。
液相反应法由于具有反应条件温和、易控制、所得粉体材
料性能优异等特点，因而在制备纳米粉体材料方面得到广泛 乳液法等。
来了纳米粒于催化剂的光催化反应中的特异性。纳米微粒吸
ＭｇＯ、Ｆｅ／Ａ。Ｏ。、ｃｏ／Ａｌ ｚｏ，等多种负载型催化剂Ｄ“］，并显示
出了较高的催化活性与选择性。在ＳＭＡＤ基础上加以改进， 又发展了一种溶剂化金属原子浸渍法（ｓＭＡＩ）［５］．这种方法弥 补了ｓＭＡＤ方法中的一些不足，同样可制得高分散的金属负 载型催化剂。比较重要的物理法还有溅射法、喷雾法、机械台 金法、物理粉碎法、高能球磨法等．
１．５量子尺寸效应
颗粒尺寸减小到一定值时．费米能级附近的电子能级由 准连续能级变为分立能级，吸收光谱阈值向短波方向移动，这 种现象称为量子尺寸效应。早在２０世纪６０年代，Ｋｕｂｏ采用 一电子模型求得金属纳米晶粒的能级间距８为：６—４ Ｅ｛／３Ｎ． 式中，Ｅｆ为费米势能，Ｎ为微粒中的原子数。该公式说明：能 级间距发生分裂时．能级的平均间距与组成物体的徽粒中的 自由电子总数成反比．宏观物体中原子数Ｎ－＋。。，显然自由电 于数也趋于无限多，则能级问距８一ｏ，表现在吸收光谱上为 一连续光谱带｝而纳米晶粒所含原子数Ｎ少，自由电子数也
在高分子聚台物氧化、还原以及合成反应中可直接用纳 米态铂黑、银等作催化剂，太大提高其反应效率；利用纳米镍 作为火箭固体燃料反应催化剂，燃烧效率可提高１００倍；纳米 硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂；纳米的铂粉， 碳化钨粉等是高效的氢化催化剂；纳米银粉可以作为乙烯氧 化的催化剂ｌ纳米镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料
ａｒｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｃａｔａｌｙｓｔｔＰｒ。ｐｅｆｔｌｅｓ．ｐｒｅＰａｒａ“ｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
纳米粒子（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ．ｎａｎｏｓｃａｋ
ｐｅｒｆｉｎｅ ａｒｔｌｃｌｅ，ｎａｎｏｓｉｚｅｄ
ｐａｒｔ Ｌｃｌｅ，ｓｕ—
特点致使它表现出很高的化学活性和催化效率。 除纳米粒子催化剂具有高比表面和高表面原子占有率 外，它特殊的表面位置对决定特定的催化反应也起着重要的 作用。Ｐｅｒｅｚ等０３曾用计算机模拟刚球模型来研究这一问题， 发现有１６种表面位置，有些在单晶表面．是很难找到的，它们 有些可作为电子给体，有些可作为电于受体；有的为单配位， 有的为双配位、三配位或四配位。他们的研究还指出：粒径可 咀作为表述这些位置量的函数。不同的表面位置对外来吸附 质的作用不同．从而产生不同的吸附态，导致不同的催化反 应．研究这一过程对理解催化反应的机理会大有裨益。
杨咏柬：联系人，男，ｚ８岁，博士，副研究员主要从事纳米材料刺备以厦纳米技术在催化领域的应用基础研究
Ｔｅｌ：０４ｎ一４３７９２８３，Ｅ一蛳ｉＩ＝ｙａｎｇｙｌ＠ｄｋｐ．ａｃ
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万 方数据
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纳米粒子催化剂厦其研完进展／扬咏来等
— — — — —一— — — — — — — — — — — —一
．１２．
材料导报
２００３年ｚ月第１ ７卷第２期
纳米粒子催化剂及其研究进展’
杨咏来徐恒泳李文钊
（中国科学院大连化学物理研究所．大连１１６０２３）
摘要
纳米粒子催化荆是一种新型的高就催化制。奉文综述了纳米粒子催化荆的特性厦共制奋方法ｔ井介绍了
万 方数据
— — — — — — —一 — — — — — — — — — — 一— — —
．１４．
材料导报Βιβλιοθήκη ２００３年２月第１ ７卷第ｚ期
电池和光化学电池中的电极，可以增大与液相或气体之间的
接触面积．增加电池效率．有利于小型化；纳米铁粉可以在苯 气相热分解中（１∞ｏ～１１００。ｃ）起成核的作用而生成碳纤维。
２纳米粒子催化剂的制备方法
要使纳米粒子催化荆具有良好的催化性能．纳米材料的 制备是关键－新的材料制备工艺和过程控制参数对纳米材料 的微观结构和性能具有重要的影响。到目前为止．关于纳米粒 子的制备方法有很多种．本文只对用作催化荆的纳米粒子制 备的几种重要方法作一介绍．
２．１物理法
物理法中较重要的是燕投玲凝法ｔ这一方法是制备纳米 粒子较广泛、较成熟的一种方法．主要用于制备金属纳米粒 子．蒸发冷凝法的原理是在低压的惰性气氛中加热金属．然后 骤冷凝结成纳米粒子。如在窖器中导入低压（１．３３×１０２～数 ｋＰａ）的氩或氮等惰性气体，通过发热体使金属熔化、蒸发，蒸 发的金属原于和气体分于碰撞，使金属原于凝聚成纳米颗粒． 蒸发冷凝技术可以应用到制备负载型零价金属催化剂， Ｋｌａｂｕｎｄｅ等０１发展了一种制备高分散金属负载型催化剂的 新技术——溶剂化金属原于分散技术（ｓＭＡＤ）．这种方法制 得的催化剂，被负载的金属粒径一般在几十埃左右，利用此方 法已制备了ＮＩ／ＡＩ００３、Ｎｉ／ｓｉ０２、Ｐｄ／Ａ１２０Ｉ、Ａｇ／Ａ１２０，、Ｎｌ／