二氧化钛炭纳米复合材料的制备及性能研究
十八大召开之后，各级领导虽纷纷提出要改善生态文明，节约用水，绿色生活。但是路漫漫其修远兮，因此光靠人类的文明自控还是远远不够的，末端处理仍然非常的必要。因此如何去除废水中的杂质，使废水可再生利用已成为目前环保界的重要课题。
光催化的降解研究有助于提高目前水资源的状况，提高了污水处理的高校利用率和回收率。用光催化的方法来降解水中的污染物，最具前景的方法之一就是纳米材料的光催化技术，它具有非常广泛的应用前景。近年来,有不断的研究报道半导体光催化原理传感器和新测试方法,这标志着TIO2光催化在分析测试方法的研究工作不断精益求精着。
1.2 纳米材料
1.2.1 纳米材料概述
纳米(nanometer,nm)是长度单位,1纳米为10－9米。纳米材料一般是由1一100nm之间的粒子组成,介于宏观物质和微观原子分子交界的过渡区域,具有独特的物理和化学特征:小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量引遂道效应和介电限域效应。[1-2] 纳米材料的粒径范围如图1所示。
图1 各种颗粒的粒径范围
在过去的几年中人们己经制备出了多种纳米材料。从广义上来说合成纳米材料具有以下结构特点[3]:
1. 原子畴(晶粒或相)尺寸小于10Onm
2. 很大比例的原子处于晶界环境
3. 各畴之间存在相互作用。
1.2.2 纳米材料分类
纳米材料分4类，如表1 所示。
表1 纳米材料分类
文数（名称） 外观 合成法
零文（簇组装） 点 溶胶-凝胶
一文（纤文状纳米结构） 线 气相沉积
二文（层状纳米结构） 膜 化学气相沉积
三文（纳米结构晶体） 粉（块状） 气体凝胶（机械粉碎）
1.2.3 纳米材料的特性
1. 催化性能好
纳米材料做催化剂具有密度小、比表面积大、反应活性高、选择性强等优点，特别是对催化氧化、还原和裂解反应都具有很高的活性和选择性，对光解水制氢和一些有机合成反应也有明显的光催化性活性。
因为纳米材料的表面具有特殊的电子结构和晶体结构，和其他分子可以良好的结合，有利于吸附和表面化学反应。因其熔点低，表面能高，因此在较低的温度下就可以进行反应，减少副作用，提高反应的选择性。
纳米催化剂被人们认为是第四代催化剂。
2. 小尺寸效应[4-5]
纳米颗粒的尺寸与光波波长、电子的德布罗意波长或超导带的相干程度等物理特征长度相当或更小时,周期性边界条件被破坏，声、光、电、磁及热力学等物性都将呈现新的小尺寸效应。如光吸收的增加和吸收边的移动等,这种由于小尺寸破坏了周期性边界条件所致的纳米效应叫做小尺寸效应。
3. 表面效应[6-7]
表面原子比例随着粒径的增大而减小，随着粒径的增大比例急剧减小，呈反比关系。
图2 表面原子比例随颗粒粒径变化
从图中可以看出，粒径在最小粒径时，表面原子数高达近98%；几乎全部集中在表面上了。粒径增加至10nm时，表面原子数已经大幅度降至30%左右了；此后，随着粒径继续的增加，表面原子数比例逐渐平缓的降低。