浅谈纳米催化剂
纳米材料在催化反应中的催化机制
纳米材料在催化反应中的催化机制催化反应是一种常见的化学反应方式，通过引入催化剂可以显著提高反应速率和选择性。
而纳米材料作为一种特殊的材料，具有较大的比表面积和尺寸效应，因此在催化反应中展现出了独特的催化性能。
本文将重点探讨纳米材料在催化反应中的催化机制，并分析其应用前景。
首先，纳米材料的较大比表面积使其能够提供更多的活性位点，增加了与反应物相互作用的机会。
这使得纳米材料能够吸附和激活反应物分子，从而降低了催化反应的活化能。
例如，纳米金属颗粒在催化剂中广泛应用，其高度分散和较小的尺寸使得金属颗粒能够提供更多的表面活性位点，增强催化反应的效果。
其次，纳米材料的尺寸效应对催化反应也起着重要的作用。
纳米材料中的金属颗粒、氧化物颗粒等具有较小的尺寸，其电子结构发生了改变，出现了较高的局域电荷密度。
这种局域电荷密度的增加使得纳米材料表面出现了更多的反应活性位点，并且提高了反应物的吸附能力。
因此，纳米材料在催化反应中能够更有效地与反应物相互作用，提高催化反应的效率。
此外，纳米材料还可以通过调节其晶格结构和形貌来改变催化性能。
以金属纳米颗粒为例，当其尺寸减小到纳米级别时，晶格结构会发生变化，从而导致表面原子间距的减小，使得金属纳米颗粒呈现出更高的晶体活性。
同时，通过控制纳米材料的形貌，例如调节纳米颗粒的形状和尺寸分布，可以进一步优化纳米催化剂的催化性能。
这种形貌调控所带来的效应是通过改变纳米材料的晶面结构和表面活性位点的密度来实现的。
最后，纳米材料还可以通过合金化等方式进行功能扩展，以调控催化反应中的活性和选择性。
例如，通过在纳米金属颗粒中引入其他金属原子，可以改变纳米金属的表面性质和电子结构，从而调整催化反应的催化剂吸附能力、反应活性和产物选择性。
这种合金化策略为纳米材料在催化反应中的应用提供了更加广阔的发展空间。
综上所述，纳米材料在催化反应中具有独特的催化机制。
其较大的比表面积和尺寸效应使得纳米材料能够提供更多的活性位点，并通过调节晶格结构、形貌和合金化等方式来优化催化性能。
The role of nanoparticles in catalysis
The role of nanoparticles in catalysis 纳米粒子在催化中的作用随着科技的进步和发展，纳米技术日益成熟。
纳米科技作为新兴的产业，被广泛应用于各领域，在生产和科研中都有重要作用。
其中，纳米粒子在催化领域的应用被越来越重视。
本文将从纳米粒子在催化中的作用、纳米催化剂的种类和制备方法三个方面探讨纳米技术在催化领域的应用。
一、纳米粒子在催化中的作用催化是一种能够促进化学反应的过程，催化剂是在化学反应中被添加进去的物质。
纳米技术中的纳米粒子，其粒径小于100nm，其表面积相对于体积大得多，所以比普通催化剂更容易提供活性位点，因此纳米粒子可以作为一种高效的催化剂。
纳米粒子在催化中的作用主要表现在三个方面：其一，提高反应速率。
纳米粒子具有大的比表面积和良好的分散性，这使其很容易吸附反应物，从而加速反应的进行。
同时，纳米粒子可以促进反应的表面扩散，并加速产物的失去，提高反应速率。
其二，改善选择性。
纳米粒子的表面积大，可以与反应物形成特定的配位键，或者在其表面形成空间位阻，从而使其具有不同于普通催化剂的特异性。
这意味着纳米粒子在化学反应中可以作为高选择性催化剂，以满足特殊催化反应的需要。
其三，降低反应温度。
传统的催化剂本身也可以降低反应温度，但通常的效果比较有限。
而纳米粒子在催化过程中不仅可以提高反应率和选择性，而且还可以降低催化反应的温度，使其适用于低温催化和绿色化工领域。
二、纳米催化剂的种类为了更好地了解纳米粒子在催化中的作用，我们需要进一步了解一下纳米催化剂的种类。
目前，纳米催化剂主要分为金属催化剂、金属氧化物催化剂、碳基催化剂和离子液体催化剂。
金属催化剂是最常见的催化剂之一，其主要成分是金属，如铂、钯、铜、铁和铑等。
纳米粒子化的金属催化剂比普通催化剂更容易提供活性位点，有着更高的反应速度和选择性。
金属氧化物催化剂是另一种常见的催化剂类型，如二氧化钛、氧化锌、氧化铝等。
这些纳米催化剂可以通过控制其晶体结构和粒径来改变其表面酸性和碱性，从而进一步调节其催化性质和活性位点。
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。
纳米银催化剂的制备方法概述
纳米银催化剂的制备方法概述纳米银催化剂是一种具有高效催化活性和稳定性的催化剂，广泛应用于有机合成、环保领域以及生物医药等领域。
其制备方法多种多样，而下面将就纳米银催化剂的制备方法进行概述。
一、化学还原法化学还原法是一种常见的制备纳米银催化剂的方法，其原理是通过还原还原剂将银盐转化为纳米银颗粒。
这种方法简单易行，操作方便，而且可以得到较为均匀分散的纳米银颗粒，因此被广泛应用。
具体步骤如下：1. 溶液制备：首先将一定浓度的银盐在溶剂中溶解，常用的银盐有硝酸银、氯化银等。
2. 还原反应：将还原剂逐渐加入银盐溶液中，通常使用的还原剂有氢气、乙醇、甲醛等。
3. 混合搅拌：在还原剂加入的用搅拌器将溶液搅拌均匀，促进反应的进行。
4. 沉淀分离：待反应结束后，通过离心或过滤的方式分离出纳米银颗粒。
5. 洗涤干燥：将得到的纳米银颗粒用溶剂进行洗涤，去除杂质，并最终干燥得到纳米银催化剂。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备纳米银催化剂的革新方法，其特点是通过溶胶和凝胶的形成，使纳米银颗粒得以均匀分散，并具有较大的比表面积。
溶胶-凝胶法制备的纳米银催化剂在某些领域具有更高的催化活性和稳定性。
具体步骤如下：1. 溶胶制备：将含有银离子的溶液与表面活性剂或聚合物混合，形成均匀的溶胶体系。
2. 凝胶形成：通过溶剂挥发或化学交联的方式，使溶胶逐渐凝胶，形成均匀的凝胶颗粒。
3. 干燥处理：将凝胶颗粒干燥，得到纳米银催化剂。
4. 热处理：对得到的纳米银催化剂进行热处理，提高其结晶度和催化活性。
三、绿色合成法绿色合成法是近年来兴起的一种纳米银催化剂制备方法，其特点是在制备过程中尽量减少或避免对环境的污染，使用更加环保的原料和方法。
绿色合成法制备的纳米银催化剂具有较高的纯度和催化活性，且对环境友好。
具体步骤如下：1. 生物合成：利用植物提取物、微生物或其他生物体产生的物质，对银离子进行还原生成纳米银颗粒。
2. 生物载体制备：将生物合成得到的纳米银颗粒与生物载体（如多糖、蛋白质等）相结合，形成纳米银催化剂。
纳米材料在催化领域中的应用
纳米材料在催化领域中的应用随着科技的不断发展，人类对于材料科学的研究也越来越深入。
纳米材料的出现和应用为材料科学的发展注入了新的生命力。
由于纳米材料在尺寸、形态和表面等方面具有特殊的性质，因此在许多领域有着广泛的应用，其中催化领域尤为明显。
本文将详细介绍纳米材料在催化领域中的应用和其独特的催化性质。
1. 纳米材料的定义和特性纳米材料是指在某一维度上尺寸小于100纳米的材料，它们具有较大的比表面积和较强的量子尺寸效应。
由于其特殊的物理和化学性质，在材料科学、生物学、医学、电子学、催化等许多领域都有广泛的应用。
纳米材料的特性主要包括以下方面：1) 显著的量子尺寸效应当纳米材料的尺寸小于一定范围时，它们表现出的性质与传统大尺寸材料不同，主要是由于其电子和光学性质发生了变化。
例如金属纳米颗粒的表面等离子共振峰会发生蓝移；二氧化钛纳米粒子的带隙会变成空间量子限制的状态，导致电学性能发生变化。
2) 较大的比表面积由于纳米材料的尺寸较小，使得它们的比表面积明显增加，这种比表面积的增加极大地增强了材料的表面反应能力。
在催化领域中，这个性质非常重要，因为表面反应通常是一个相对较慢的过程。
3) 独特的化学性质由于表面的化学和电子性质的改变，导致了纳米颗粒的独特化学性质。
例如金属纳米材料能够作为催化剂，通过表面物种的吸附和表面反应促使物质的化学反应发生，使其具有很高的催化活性。
2. 纳米材料在催化领域中的应用催化反应是生产许多有机化合物和化学品的重要前提。
在目前的催化研究中，许多科学家已经采用了纳米材料来更有效地进行催化反应。
在催化领域中，纳米材料有以下应用：1) 纳米金属催化剂纳米金属催化剂广泛用于有机化学领域，包括羰基加成、加氢、羟基化、脱氢、氧化和还原等反应。
纳米材料的比表面积较大，能够方便地吸附反应物，提高催化效率。
同时，金属纳米粒子能够控制催化剂的中心离子状态，影响催化剂的性能和催化反应的选择性。
2) 有机-无机复合催化剂有机-无机复合催化剂具有优异的催化性能和机械性能。
浅谈纳米半导体材料的光催化机理与运用
浅谈纳米半导体材料的光催化机理与运用【摘要】光催化特征作为纳米半导体材料的一大显著特性，对污染物具有超强的降解作用，且降解效率高、能耗低，因此纳米半导体光催化材料是一种广泛运用于治理环境环境领域的新科技材料。
本文阐述了纳米半导体材料的光催化肌理以及在环境治理领域方面的实际运用，并对纳米半导体光催化材料的未来发展前景作了详细的展望。
【关键词】光催化作用；纳米半导体材料；机理0.引言随着现代工业的迅猛发展，工业废水、废弃、固体废弃物未经过正规处理直接无情地向大自然排放，让城市环境遭受巨大的破坏，世界正面临一个个严峻的环境污染问题，如美国洛杉矶的“光化学烟雾”，世界各地频繁下起了“酸雨”。
我国虽然是一个发展中国家，但是城市环境污染问题却尤为严重，比如北京的“雾霾天”持续不断，无锡市的太湖蓝藻频频爆发，广东东莞每年排放的大量固体废弃物，此外我国多数城市的噪声处于重度污染程度。
由此可见环境治理是横亘在人类面前的亟待解决的重要问题。
纳米半导体光催化技术是一种用于治理环境污染的新兴技术，具有能耗低、降解效率高的优势，已经成为人类社会进步和发展的一个重要推力。
1.纳米半导体光催化作用机理先现今普遍使用的是纳米TiO2光催化剂，这种光催化剂的粒子能量结构带的两大组成部分分别是以电子成分为主的低能价带和成分为空的高能导带，而两者之间存在明显的禁区地带。
纳米TiO2光催化剂机理是通过光子能量在大于或等于价带和导带之间的禁带宽度所产生的光能量的情况下，并在太阳光紫外线的辐射下，使低能价带上的电子会迅速迁移到分子为空的导带上，而此时价带和导带两个区域就会发生光生空穴电子h+以及光生电子（e-），前者具有超强的氧化分解作用，而后者具有超强的复原作用，当h+与e-电子合而为一时，会将体内吸收的太阳光能通过导热的方式释放出来，从而降低催化效率，但是当两者在外电场的驱使下发生分离时，反而会将吸收的太阳光能转化为催化化学能。
纳米TiO2光催化剂发生作用时必不可少的两个分子就是O2与OH，O2可用于吸收e-反应后产生的氧化物离子自由基，而OH作为加强纳米TiO2催化作用的强氧化剂，可以与绝大多数的有机污染物、病毒、细菌等发生作用，将其分解为对环境没有危害的二氧化碳和水[1]。
纳米颗粒在催化剂中的作用与应用
纳米颗粒在催化剂中的作用与应用关键信息项：1、纳米颗粒的定义与特性尺寸范围：＿___________________________物理性质：＿___________________________化学性质：＿___________________________2、催化剂的类型与工作原理常见催化剂类型：＿___________________________催化反应机制：＿___________________________3、纳米颗粒在催化剂中的作用提高催化活性：＿___________________________增强选择性：＿___________________________改善稳定性：＿___________________________4、纳米颗粒在不同催化反应中的应用加氢反应：＿___________________________氧化反应：＿___________________________其他反应：＿___________________________5、纳米颗粒催化剂的制备方法物理方法：＿___________________________化学方法：＿___________________________6、纳米颗粒催化剂的性能评估指标活性指标：＿___________________________选择性指标：＿___________________________稳定性指标：＿___________________________11 引言纳米技术的迅速发展为催化剂领域带来了新的机遇和挑战。
纳米颗粒由于其独特的尺寸和性质，在催化剂中发挥着重要的作用，并在众多化学反应中得到了广泛的应用。
本协议旨在详细探讨纳米颗粒在催化剂中的作用与应用，为相关研究和工业实践提供参考。
111 纳米颗粒的定义与特性纳米颗粒通常指尺寸在 1 100 纳米之间的微小粒子。
其具有独特的物理和化学性质，如量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。
纳米颗粒在催化反应中的作用与应用
纳米颗粒在催化反应中的作用与应用纳米技术作为当今社会发展的热点，其在催化领域中的应用越来越受到关注和重视。
纳米颗粒在催化反应中具有较高的催化活性和选择性，能够提高反应速率、降低反应温度和节约能源，因此被广泛应用于化工、能源、环保等领域。
一、纳米颗粒的催化活性和选择性纳米颗粒具有大比表面积、较短的扩散距离和高的表面反应活性，这些特性使得纳米颗粒在催化反应中表现出较高的催化活性和选择性。
纳米颗粒还具有尺寸效应和界面效应，这些效应使得纳米颗粒的光学、电学、磁学和化学性质具有独特的特点。
例如，纳米颗粒具有量子限制效应，当颗粒尺寸减小至纳米级别时，其电子形成的原子轨道变得非常局限，因此表现出与宏观材料完全不同的性质。
纳米颗粒的表面具有大量的表面活性位点，这些位点对于催化反应至关重要。
同时，纳米颗粒的界面也是催化反应的重要因素之一，界面上的相互作用可以调控反应的催化活性和选择性。
二、纳米颗粒在催化反应中的应用1、氧化反应氧化反应是纳米颗粒催化领域中的重要应用之一。
纳米颗粒可以作为催化剂氧化环境中的有机物、过氧化氢等物质。
纳米颗粒的催化活性可以依靠其表面氧化物与反应物进行氧化反应来体现。
例如，铁酸化铁纳米颗粒可以在低温下高效催化苯甲酸的氧化为苯乙酸。
另外，纳米颗粒还可以通过表面修饰或合金化等方法来增强氧化反应的催化活性和选择性。
2、催化加氢反应催化加氢反应是苯乙烯、芳香族化合物等有机物转化的重要反应之一。
纳米颗粒可以作为催化剂促进加氢反应的进行，提高反应的产物选择性和产品收率。
例如，采用铂纳米颗粒作为催化剂，可以高效催化苯乙烯的氢化反应，从而得到高纯度的乙基苯产物。
另外，纳米颗粒的催化活性和选择性还可以通过调控其尺寸、形状和晶面等来实现。
3、CO催化氧化反应CO催化氧化反应是低温清洁能源的制备过程中重要的一环。
纳米颗粒作为催化剂可以高效催化CO氧化反应，得到高纯度的CO2产物。
例如，Pt纳米颗粒作为催化剂可以高效催化CO氧化反应，降低反应温度和促进反应速率，从而实现清洁能源的生产和利用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅
谈
纳
米
催
化
剂
院系：XX学院
专业：XXX
班级：XXXX
姓名：XXXXX
学好：XXXXXX
指导老师：XXXX
浅谈纳米催化剂
摘要：
纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米材料在力学、磁学、
电学、热学、光学和生命科学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。化学
反应能否进行要根据自由能的变化，但仅仅根据自由能的变化还不能判断反应能否完成，因
为化学反应的完成还取决于反应的能垒，即如果反应能垒很高，则必须为其提供一定的能量，
越过能垒，完成反应。该能垒被称为活化能。而催化剂的作用就是降低该活化能，使之在相
对不苛刻的环境下发生化学反应。催化剂改变反应速率，是由于改变了反应途径，降低了反
应的活化能。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。
关键词：催化化学；催化剂；化学反应；活化能；纳米科学；纳米催化剂；比表面积。
有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技
术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各
国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国
际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有
关的国际期刊也很多。
一、纳米材料催化剂的特点。
纳米催化剂具有表面积大、稳定性好、活性高等优点。
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NCs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。
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。
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。
二、纳米催化剂的生产方法
目前生产纳米催化剂的方法很多,无论采用哪一种方法，制备的
纳米粒子必须达到如下要求：表面光洁；粒子形状、粒径及粒度分布
可控；粒子不易团聚；易于收集，产率高。
溶胶- 凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热
处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。沉淀法是在液相中将化学
成分不同的物质混合,再加入沉淀剂使溶液中的金属离子生成沉淀,对
沉淀物进行过滤、洗涤、干燥或煅烧制得所需产品。微乳液法首先需
要配制热力学稳定的微乳液体系,然后将反应物溶于微乳液中,使其在
水核内进行化学反应,反应产物在水核中成核、生长, 去除表面活性剂,
将得到的固体粗产物在一定温度下干燥、培烧,即可得到所需产品。
应用等离子体活化手段不仅可以活化化学不活泼分子,还可以解决热
力学上受限反应的问题。利用冷等离子体特有的热力学非平衡特性,
可使催化剂和活化过程低温化、高效化将使用等离子体方法制得的纳
米Cu、Cr、Mn、Fe、Ni等颗粒, 按一定比例与载体加入自制的加载
装置内混合,在机械力作用下可形成均匀、牢固的负载型纳米金属催
化剂。
三、
纳米催化剂类型
纳米金属粒子作为催化剂已成功地应用到加氢催化反应中。以粒
径小于0.3微米的Ni和Cu-Zn合金的超细微粒为主要成分制成的催
化剂，可以使有机物加氢的效率比传统镍催化剂高10倍。金属纳米
粒子十分活泼，可以作为助燃剂在燃料中使用,还可以掺杂到高能密
度的燃料，如炸药中，以增加爆炸效率，或作为引爆剂使用。将金属
纳米粒子和半导体纳米粒子混合掺杂到燃料中，可以提高燃烧的效
率。目前，纳米铝粉和镍粉已经被用在火箭燃料中作助燃剂，每添加
约百分之十(质量分数)超细铝或镍微粒，每克燃料的燃烧热可增加1
倍。
已报道的纳米金属氧化物催化剂有铜铬氧化物、Fe3O4、TiO2和
CeO2等。用超细的Fe3O4微粒作为催化剂可以在低温下将CO2分解为
C和H2O。A1Tschope等人用惰性气体冷凝法制备的金属氧化物CeO
2
催化CO的氧化和SO2的还原反应,使反应活性、选择性和热稳定性显
著增强。
纳米微粒作催化剂应用较多的是半导体光催化剂，纳米半导体比
常规半导体光催化活性高得多。目前在光催化降解领域所采用的光催
化剂多为N型半导体材料，如TiO2、ZnO、Fe3O4、SnO2、WO3、CdS
等，但由于光腐蚀和化学腐蚀的原因, 实用性较好的只有TiO2和
ZnO，其中以TiO2的使用最为广泛。TiO2以其活性高、热稳定性好、
持续性长、价格便宜、对人体无害等特征倍受人们青睐，成为最受重
视的一种光催化剂，目前已广泛用于废水处理、有害气体净化、食品
包装、日用品、纺织品、建材和涂料等方面。科学家们综合固载杂多
酸盐催化剂和固体超强酸催化剂的优点，采用纳米TiO2为载体，硫
酸根与钨硅酸一起作活性组分，采用超声波法制备纳米固载杂多酸盐
新型催化剂。该催化剂经红外光谱分析,杂多酸根和硫酸根完全负载
在TiO2上，透射电镜分析，前驱体TiO2是带孔的10nm左右的颗粒，
催化剂为3-25nm的球形颗粒，其中10nm的颗粒大于60%。表明合
成的催化剂为纳米级。纳米固载杂多酸盐催化剂是催化合成己酸乙酯
的良好催化剂,不仅反应温度低,不用带水剂,而且催化剂用量少又易
回收,在工业生产中有较高的经济价值。
四、
纳米催化剂的应用
纳米催化剂在化学电源中的应用。纳米催化剂在化学电源中应用
研究主要集中在把纳米轻烧结构体作为电池电极。采用纳米轻烧结体
作为化学电池、燃料电池和光化学电池的电极,可以增加反应表面积，
提高电池效率，减轻重量，有利于电池的小型化。如镍和银的轻烧结
体作为化学电池等的电极已经得到了应用。
纳米催化剂在环境保护领域的应用。光催化空气净化传统的空气
净化技术大中的有毒污染物，但污染物本身的处理仍然是一个问题。
而以锐钛矿型纳米TiO2催化剂为代表的光催化空气净化技术具有室
温深度氧化、二次污染小、运行成本低和可望利用太阳光为反应光源
等优点，再加上纳米TiO2制备成本低、化学稳定性和抗磨损性能良
好等优点，在空气尤其是在室内空气的深度净化方面显示出了巨大的
应用潜力。
汽车尾气处理COx和NO气体是汽车尾气排放物中的主要污染成
分。负载NCs Pt-γ-Al2O3-CeO2有效地解决了催化剂使用温度范围与汽
车尾气温度范围不匹配的问题，催化CO转化率可高达83%，有关专
家运用模拟实验证实，在存在氧气条件下，Pd-RhNCs在CO氧化过
程中表现出很高的活性，而在无氧状态下，Pt-RhNCs活性更高；对
于NO还原反应，无论氧气存在与否，Pt-RhNCs都表现出较高的催
化活性。此外，Khoudiakov的研究结果表明，沉积在过渡金属氧化
物Fe2O3上的纳米Au微粒对于室温下CO的氧化也具有很高的催化
活性。
纳米催化剂的发展现状
纳米催化剂的研究虽然取得了一些成
果，但是纳米催化剂的制备和应用尚属刚刚起步，仍然存在许多问题，
需要进一步解决。现有的制备技术还不够成熟,已取得的成果还停留
在实验室和小规模生产阶段,对生产规模扩大时涉及到的工程技术问
题认识不够。纳米催化剂的性能稳定控制技术尚未掌握,粉末在空气
中极易被氧化,吸湿和团聚,性能很不稳定,给纳米催化剂的工业化应
用带来了障碍, 并且降低了其使用性能。能够工业化生产纳米催化剂
的设备有待进一步研究和改进,以提高产量并降低粉末的成本。实施
绿色化学,倡导绿色合成,纳米催化剂的应用研究显得特别重要。
参考文献：
［1］李敏,崔屾.全国第四届纳米材料和技术应用会议论文集[ C].中国材料研究学会编.
北京：冶金工业出版社,2005
［2］ 张汝冰,刘宏英.李凤生纳米材料在催化领域的应用及研究进展[ J],化工新型材
料,1999-5
[3] 余新武,冯秀娟,赖国松.新型纳米固载杂多酸盐催化剂的制备与应用[ J], 化学世界
报,2003-1
[4]杜芳林,崔作林. 纳米催化剂活性组分的制备、表征与筛选[J]. 分子催化, 1997
[5]刘冰,任亭兰. 21世纪材料发展的方向- 纳米材料[J]. 青岛大学学报, 2000-3
[6]许并社.纳米材料及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2003