二氧化鈦納米顆粒是一種粒徑小于100nm的無機功能材料，具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景。以下是對二氧化鈦納米顆粒的詳細(xì)介紹：

一、核心特性

1. 粒徑與形態(tài)：二氧化鈦納米顆粒的直徑一般在100nm以下，呈白色粉末狀，具有高分散性、較高的比表面積及較小的晶粒尺寸。

2. 晶體結(jié)構(gòu)：主要有銳鈦型、金紅石型和板鈦礦型三種。銳鈦型具有更開放的晶體結(jié)構(gòu)和更高的對稱性，光催化活性優(yōu)于金紅石型；金紅石型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有比較強的覆蓋力、著色力和紫外吸收能力。

3. 表面性質(zhì)：表面吸光能力強，能吸附H?O、O?及OH，氧化能力較強。

二、制備方法

1. 液相法：

• 沉淀法：通過化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，再經(jīng)過洗滌、干燥和煅燒得到納米顆粒。

• 水熱法：在內(nèi)襯耐腐蝕材料的密閉高壓釜中加入前驅(qū)體，加熱反應(yīng)后經(jīng)洗滌、干燥得到納米級的二氧化鈦。水熱法制備的納米二氧化鈦粉體具有晶粒發(fā)育完整、原始粒徑小、分布均勻、顆粒團聚較少的特點。

• 溶膠-凝膠法：利用鈦醇鹽水解和縮聚得到溶膠，再經(jīng)過陳化、干燥和煅燒得到TiO?納米粉末。這種方法操作簡單、成本低、溫度低，合成的樣品純度高、均一性好。

• 水解法：通過控制水解條件來制備納米顆粒。

2. 氣相法：在真空條件下，利用各種手段將物質(zhì)轉(zhuǎn)變成氣體，再通過物理或化學(xué)變化制備出納米粒子。氣相法反應(yīng)速度快，能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，制造的納米二氧化鈦粉體純度高、分散性好、團聚少、表面活性大。

3. 其他方法：如固相法、微乳液法、噴霧熱解法、等離子體法、激光化學(xué)法、強光離子束蒸發(fā)法等。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 光催化：

• 降解有機污染物：利用二氧化鈦納米顆粒的光催化活性，可有效降解水中的有機污染物，如染料、農(nóng)藥等。

• 光解水制氫：在光催化作用下，將水分解為氫氣和氧氣，為新能源領(lǐng)域提供重要應(yīng)用。

2. 催化領(lǐng)域：

• 提高催化效率：介孔結(jié)構(gòu)提供豐富的活性位點，增強催化活性，可用于有機合成、汽車尾氣凈化等反應(yīng)。

• 負(fù)載催化劑：作為催化劑載體，提高催化劑的穩(wěn)定性和使用壽命。

3. 吸附與分離：

• 高效吸附：利用介孔結(jié)構(gòu)的高比表面積和優(yōu)異的吸附能力，可高效吸附重金屬離子、有機污染物等。

• 分離技術(shù)：在色譜分離、膜分離等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。

4. 生物醫(yī)藥領(lǐng)域：

• 藥物載體：利用中空結(jié)構(gòu)提供空間，可負(fù)載藥物分子，實現(xiàn)藥物的靶向遞送和緩釋。

• 生物成像：表面功能化后，可作為生物成像的造影劑，提高成像分辨率。

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