2.1　催化剂

纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性增加，这使得它具有作催化剂的基本条件。

目前，纳米微粒催化剂主要有三种：（1）金属纳米粒子催化剂，以贵金属为主，例Pt、Ag。非贵金属如Ni、Fe等，贵金属纳米微粒催化剂已成功地应用于高分子高聚物的氢化反应上。（2）以氧化物为载体把粒径为1—10nm的金属粒子分散到多孔的衬底上，衬底种类很多，例SiO2、TiO2，沸石等。（3）纳米氧化物粒子，如TiO2是理想的光催化剂。

纳米微粒催化剂主要具有四方面的作用：一、提高反应速度。通常的金属催化剂铁、镍等制成纳米微粒可大大改善催化效果。粒径为30nm的镍可把有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍，在环二烯加氢反应中，纳米微粒催化剂比一般催化剂的反应速率提高10—15倍。二、提高化学反应的选择性。例，5nm的Ni/SiO2对丙醛的氢化呈高选择性，使丙醛氢化为正丙醇，抑制脱羰基引起的副反应：CH3CH2CHO→C2H6+CO+H2。三、降低反应温度。例，超细的Fe3O4作催化剂可在较低温度270—300℃将CO2分解为C、H2O。四、光催化降解作用。一些纳米微粒受光照射时产生的电子空穴具有较强的氧化和还原能力，能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，最终生成无毒无味的CO2、H2O及一些简单的无机物。这些纳米微粒有TiO2、Zn O等，其中TiO2因其活性高，热稳定性好等特征被认为是光催化消除环境污染最理想的光催化剂。纳米TiO2光催化性已应用于工业废水处理，有害气体净化和制成各种抗菌材料。

纳米TiO2用于净化有害气体。汽车尾气对环境和人类的危害日趋严重，开发和研制高效、高活性、高寿命、高抗毒性的尾气净化催化剂以净化大气是目前迫切需要解决的问题。纳米TiO2光催化降解技术给人类带来了福音。纳米TiO2在光照下把汽车尾气中的氮、硫的氧化物氧化成硝酸、硫酸除去，从而达到降低大气污染的目的[1]。

纳米TiO2用于工业废水处理。美国佛罗里达大学的W.Z.Tang教授用UV/TiO2光催化氧化法对染料废水进行脱色试验，取得了很好的脱色效果，并发现pH在3—11之间增加时，氧化速度加快[2]。用TiO2膜太阳光催化氧化处理毛纺染整废水效果优于生化处理。在某载体上镀TiO2膜可连续使用，无需分离，而生化法投资大，占地面积大且受季节影响较大。Mattews等人曾对水中34种有机污染物的光催化分解进行了系统的研究。结果表明，光催化氧化法可将水中的烃类、卤代物、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等较快地氧化为CO2和H2O等无害物质[3]。光催化降解具有常温常压下可进行、能彻底破坏有机物、没有二次污染且费用不太高等优点。

纳米TiO2制成抗菌材料。在玻璃、陶瓷、瓷砖等表面涂上一层纳米TiO2薄层，具有很好的保洁、杀菌作用。粘在表面上的物质如油污、细菌，在光照射下催化降解，把碳氢化合物、病原菌和毒素等氧化成气体或很容易被擦掉的物质。日本已制备出保洁瓷砖，装饰一家医院的墙，经使用证明，这种保洁瓷砖有明显的杀菌作用。我国青岛化工学院纳米研究所与海尔集团通过产学研合作，成功地开发出纳米多功能抗菌塑料，该塑料具有抗菌、抗老化、增韧和增强的作用[4]。近年来，纳米TiO2抗菌性能不断被人们开发，其应用将越来越广。