纳米材料是一种新型材料，一般是指粒径小于100nm的超细颗粒。这种超细颗粒具有较大的比表面积、较高的表面活性和良好的催化性能。它具有金属和非金属的特性。随着现代科学技术的飞速发展，纳米材料在与人类生活密切相关的领域不断得到开发和合理应用，如纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化锌等，其应用越来越广泛，人们对它们的要求也越来越高。就纳米TiO2而言，由于其体积效应、表面效应、光学性质和颜色效应，在光、电、催化环保等方面表现出独特的性能。作为一种新型材料，其应用领域日益广泛。

    纳米tio2粉体的制备

    纳米tio2以其优异的性能和广泛的应用前景，在国内外引起了广泛的关注。目前，制备纳米TiO2粉体的方法主要有物理法和化学法。

    2.1物理方法

    制备纳米tio2粉体的物理方法主要有溅射法、热蒸发法和激光蒸发法。物理法制备纳米颗粒是最早的方法。其优点是设备相对简单，易于操作和颗粒分析。它可以制备高纯度的粒子，也可以制备薄膜和涂层。但它的生产成本更高。

    2.2化学法

    制备纳米tio2粉体的化学方法主要有液相法和气相法。液相法包括沉淀法、溶胶-凝胶法和W/O微乳液法。气相法主要是ticl4（四氯化钛）气相氧化法。液相法反应周期长，三废排放量大。虽然可以先得到非晶态颗粒，在高温下会发生晶型转变，但煅烧过程容易导致颗粒烧结或团聚；气相氧化法成本低，原料来源广，可以快速形成锐钛矿，金红石或混合晶tio2颗粒，后处理简单，连续性好。但这种方法需要高技术和高设备。

    2.2.1均匀沉淀法制备纳米二氧化钛

    纳米粒子从液相中的沉淀和形成过程包括两个过程：一个是成核过程，称为成核过程；另一个是成核过程，称为生长过程。当成核速率低于生长速率时，有利于大颗粒和小颗粒的形成；当成核速率大于生长速率时，有利于纳米颗粒的形成。因此，为了获得纳米颗粒，必须保证成核速率大于生长速率，即在较高的过饱和度下进行反应。

    均匀沉淀法是用CO（nh2）2在溶液中缓慢、均匀地释放Oh-。基本反应原理包括以下反应：

    NH-TiO 2+H 2O 2=NH-TiO 2+H 2O 2=3H+TiO 2

    胶法是制备纳米粉体的一种重要方法。它具有其独特的优点，其反应中各组分的混合在分子间进行，因而产物的粒径小、均匀性高；反应过程易于控制，可得到一些用其他方法难以得到的产物，另外反应在低温下进行，避免了高温杂相的出现，使产物的纯度高。但缺点是由于溶胶 —— 凝胶法是采用金属醇盐作原料，其成本较高，其该工艺流程较长，而且粉体的后处理过程中易产生硬团聚。 采用溶胶 —— 凝胶法制备纳米 TiO 2 粉体，是利用钛醇盐为原料。原先通过水解和缩聚反应使其形成透明溶胶，然后加入适量的去离子水后转变成凝胶结构，将凝胶陈放一段时间后放入烘箱中干燥。待完全变成干凝胶后再进行研磨、煅烧即可得到均匀的纳米 TiO 2 粉体。有关化学反应如下：   在溶胶 —— 凝胶法中，最终产物的结构在溶液中已初步形成，且后续工艺与溶胶的性质直接相关，因而溶胶的质量是十分重要的。醇盐的水解和缩聚反应是均相溶液转变为溶胶的根本原因，控制醇盐水解缩聚的条件是制备高质量溶胶的关键。因此溶剂的选择是溶胶制备的前提。同时，溶液的 pH 值对胶体的形成和团聚状态有影响，加水量的多少会影响醇盐水解缩聚物的结构，陈化时间的长短会改变晶粒的生长状态，煅烧温度的变化对粉体的相结构和晶粒大小的影响。总之，在溶胶 —— 凝胶法制备 TiO 2 粉体的过程中，有许多因素影响粉体的形成和性能。因此应严格控制好工艺条件，以获得性能优良的纳米 TiO 2 粉体。 
2.2.3反胶团或W/O微乳液法 
   反胶团或 W/O 微乳液法是近十年发展起来的一种新方法。该法设备简单，操作容易，并可人为控制合成颗粒的大小，在超细颗粒，尤其是纳米粒子的制备方面有独特优点。 反胶团是指表面活性剂溶解在有机溶剂中，当其浓度超过 CMC （临界胶束浓度）后，形成亲水极性头朝内，疏水链朝外的液体颗粒结构。反胶团内核可增溶水分子，形成水核，颗粒直径小于 100 ? 时，称为反胶团，颗粒直径介于 100~2 000 nm时，称为 W/O 型微乳液。 反胶团或微乳液体系一般由表面活性剂，助表面活性剂，有机溶剂和 H 2 O 四部分组成。它是一个热力学稳定体系，其水核相当于一个“微型反应器”，这个“微型反应器”具有很大的界面，在其中可以增溶各种不同的化合物，是非常好的化学反应介质。反胶团或微乳液的水核尺寸是由增溶水的量决定的，随增水量的增加而增大。因此，在水核内进行化学反应制备超微颗粒时，由于反应物被限制在水核内，最终得到的颗粒粒径将受水核大小的控制。 反胶团或微乳液法制备纳米 TiO 2 是利用 TBP （磷酸三丁酯）为萃取剂，煤油作稀释剂，在室温下萃取金属钛离子，同时控制条件使其形成有机相的反胶团溶液，将该溶液在室温下以氨水反萃，控制氨水用量和浓度，将得到的沉淀物洗涤干燥焙烧，即获得纳米 TiO 2 粉体。 反胶团或微乳液法可利用胶团大小来控制微粒尺寸，在纳米粒子制备中具有潜在优势，但这种方法刚刚起步，有许多基础研究要做，反胶团或微乳的种类、微观结构与颗粒制备的选择性之间的规律尚需探索，更多的用于超微颗粒合成的新反胶团或微乳液体系需要寻找。 
2.2.4 TiCl 4 气相氧化法 
    气相法制备纳米 TiO 2 比较典型的是 TiCl 4（四氯化钛） 气相氧化法。该法以氮气作 TiCl 4 的载气，以氧气作氧化剂，在高温管式气溶胶反应器中进行氧化反应，经气固分离，获得纳米 TiO 2 粉体。在此过程中，停留时间和反应温度对 TiO 2 的粒径和晶型有影响。 其反应原理： 气相反应器中，反应物的消耗对粒子成核速率的影响比对生长速率的影响大，因为成核速率对体系中产物单体过饱和度更加敏感。随着反应进行，过饱和度迅速降低。反应初期以成核为主，而在反应后期成核终止，以表面生长为主。通常在高温下反应速率极快，延长停留时间，只是延长了粒子生长时间，因此产物粒径增大，比表面积减小。同时，停留时间延长，锐钛分子簇有足够时间转变成金红石分子簇，使金红石含量增大