众文网1.钛铁矿制备TiO2及其光催化性能的研究
给“光触媒”正名
TiO2，二氧化钛，光触媒……不管叫什么名字，它都是这一种东西，钛的氧化物。
最近，有些报纸杂志网站说的什么光触媒灭蚊啦，织物杀菌啦，还有林林总总的科幻式功能，就好像TiO2是外星人飞碟上从天而降的彪悍材料。
TiO2功能如下，
1.在光照条件下，能催化水分解为氢气和氧气。OOOOO？能源问题解决了？！其实这个反应不仅难以驾驭反应较慢而且损失催化剂，所以用它制氢气不好使，至少要开发几十年。如果便宜的氢气可以杀菌（点爆烧死除外）那汽车座椅啥的就不用用“很贵”的“毒气”甲醛去消毒了，就不会造成装修致癌的惨剧。而氧气消毒作用有限，双氧水尚且不及，低浓度的氧气杀菌这种说法就有些无聊了。
2.在光照条件下，形成具有超级化学反应活性的“空穴”。这种空穴有消毒功能没错，不过这种作用太强大了，原理上它“撕毁”有机分子，如果你穿的光触媒袜子TiO2含量高到真能杀死80%表皮细菌，那么它也可以腐蚀50%脚上皮肤（轻度），所以当然啦，光触媒至多阻止细菌大量繁殖，如果勤换袜子，那细菌绝不会在脚上大量繁殖。
3.TiO2表面具有超亲水性，可以自清洁。（⊙o⊙）这也可以？别惊讶，我指TiO2表面，并非含TiO2的布料，TiO2利用表面吸附的“很薄很薄”的水层的“几乎无阻力的”流动冲走灰尘、细菌一类东西，而布料贮水的特性注定TiO2无法发挥作用。另外，另一类表面具有超疏水性的物质也有同样的能力，利用表面“很圆很圆”的水珠的“几乎无阻力”的流动冲走灰尘、细菌一类东西。很神奇吧？其实原理是……（省略10000字-_-）
综上所述（关键了），TiO2驱蚊的前提是蚊子可以闻到氢气和氧气的味道，并且与人类的味道相混淆，继而狂热地杀入TiO2堆中自杀（荒诞派）。TiO2织物杀菌的前提是袜子分解脚（超现实主义）。TiO2最好的归宿是涂料，下一场雨墙壁就自我清洁，从而为高空做清洁工作的“蜘蛛侠”清洁工们保障生命安全（不过也让他们失去了工作），别拿科学当神迹崇拜！！！
2.二氧化钛的制备及方法
二氧化钛 titanium dioxide 白色固体或粉末状的两性氧化物。
又称钛白。化学式TiO2，熔点1830~1850℃ ，沸点2500~3000℃。
自然界存在的二氧化钛有三种变体：金红石为四方晶体；锐钛矿为四方晶体；板钛矿为正交晶体。二氧化钛在水中的溶解度很小，但可溶于酸，也可溶于碱，反应的化学方程式如下： 二氧化钛和酸的反应：TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O 二氧化钛和碱的反应：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O 二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。
钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。
它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。 二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。
它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。
二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。
在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。 一、二氧化钛的结晶特征及物理常数： 物性 金红石型 锐钛型 结晶系 四方晶系 四方晶系 相对密度 3.9~4.2 3.8~4.1 折射率 2.76 2.55 莫氏硬度 6-7 5.5-6 电容率 114 31 熔点 1858 高温时转变为金红石型 晶格常数 A轴0.458,c轴0.795 A轴0.378,c轴0.949 线膨胀系数25℃/℃ a轴 7.19X10-6 2.88?10-6 c轴 9.94X10-6 6.44?10-6 热导率 1.809?10-3 吸油度 16~48 18~30 着色强度 1650~1900 1200~1300 颗粒大小 0.2~0.3 0.3 二、钛白粉的分级： Ⅰ类：二氧化钛干磨和未处理，Ⅰ类二氧化钛具有低表面积和低吸油值。
Ⅱ类：为Ⅰ类二氧化钛经过处理，并进行湿法研磨，去除大颗粒，并用4%量的硅-铝包覆，它具有最低表面积和最低吸油值。 Ⅲ类：为典型的超细包覆级，并有有机包覆。
Ⅳ类：大包覆量，又可分为Ⅳa和Ⅳb，其包覆量在5~10%之间。Ⅳb主要应用添加量高的二氧化钛中，因其不透明性优于Ⅳa 性能 类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ a b TiO2%（最小） 97 93 92 91 82 密度/（g/cm3） 4.20 4.05 4.05 4.00 3.70 表面积/（m2/g） 6.6-7.7 12.0-12.8 11.0-18.0 17.7 28.8 吸油值/（g/100g二氧化钛） 15 19 15-19 24 30 含水/（g/100g二氧化钛） 40 30 30 35 55 分散性 高 中等 中等 高 低 包覆%（铝/硅） 无 3.5 3.6 4.9 13.0 三、金红石型在高能 （较短波长）吸收辐射能较锐钛型大，换句话说，对于金红石型钛白粉，在具有很强杀伤力的UV-波长段内（350-400nm），它对紫外线的反射率要远远低于锐钛型钛白粉，在这种情况下，它对周围的成膜物、树脂等身上所要分担的紫外光线就要少得多，那么这些有机物的使用寿命就长，这就是说，为什么通常所说的金红石型钛白粉的耐候性要比锐钛型好之原因所在 四、相对密度： 在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。
颜料名称 相对密度/（g/cm3） 颜料名称 相对密度/（g/cm3） 锐钛型二氧化钛 3.8~3.9 硫酸铅 6.4~6.6 金红石型二氧化钛 4.2~4.3 氧化锌 5.5~5.7 板钛型二氧化钛 4.12~4.23 锌钡白 4.2~4.3 碱式碳酸铅 6.8~6.9 硫化锌 4.0 五、熔点和沸点： 由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点 （1830土15）℃、富氧中的熔点1879℃，熔点与二氧化钛的纯度有关。
金红石型二氧化钛的沸点为 （3200±300）K，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。 六、介电常数： 由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。
在测定二氧化钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。例如，金红石型的介电常数，随晶体的方向不同而不同，当与C轴相平行时，测得的介电常数为180，与此轴呈直角时为90，其粉末平均值为114。
锐钛型二氧化钛的介电常数比较低只有48 。 七、电导率： 二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度的上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感。
例如，金红石型二氧化钛在20℃时还是电绝缘体，但加热到420℃时，它的电导率增加了107倍。稍微减少氧含量，对它的电导率会有特殊的影响，按化学组成的二氧化钛（TiO2）电导率<10-10s/cm，而TiO1.9995的电导率只有10-1s/cm。
金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要，该工业领域利用上述特性，生产陶瓷电容器等电子元器件。 八、硬度： 按莫氏硬度10分制标度，金红石型二氧。
3.求一篇纳米材料二氧化钛染料敏化太阳能电池研究发展的论文,急
能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源是解决能源危机的最佳途径之一，因此太阳能利用技术研究引起了各国科学家的广泛重视。染料敏化纳米晶太阳能电池是当前纳米技术和光电转换材料研究的热点之一，其廉价的成本和简单的制作工艺以及稳定的性能，为人类利用太阳能提供了更有效的方法。
静电纺丝法作为一种成熟的制备纳米材料的技术已经受到了人们的广泛重视，但是其在制备纳米带以及将这种方法制备的纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池（DSSC）方面还鲜有报道，因此在这些方面的进一步研究具有深远的意义。 本文采用溶胶-凝胶法配制具有一定粘度的前驱溶液，采用静电纺丝技术成功地制备出PVP/Ti(OC_4H_9)_4复合纳米纤维以及PVP/Ti(SO_4)_2、PVP/Zn(NO_3)_2、PVP/SnCl_4复合纳米带，经过高温焙烧制得二氧化钛多孔空心纳米纤维、二氧化钛纳米带、氧化锌纳米带以及二氧化锡纳米带。
并将制得的TiO_2纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池的基底物质上，采用N3染料对其进行敏化处理，I_3~-/I~-作为液体电解质，组装并密封染料敏化太阳能电池； 利用差热-热重、X射线衍射、红外光谱、场发射扫描电子显微镜等分析手段对制得样品进行了系统表征。分析结果表明，制备的TiO_2多孔空心纳米纤维均是一维结构，平均直径300 nm，长度大于200μm，以其制得的电池获得一定的转化效率和开路电压；制备的二氧化钛、氧化锌、二氧化锡纳米带宽度在1μm~10μm，长度为200μm~300μm，厚度60 nm~400 nm。
获得的这些新结果，为进一步从事染料敏化太阳能电池以及纳米材料的研究奠定了基础。
4.二氧化钛的制备方法
气相氧化法
用干燥的氧气在923K-1023K进行气相氧化：
TiCl4+O2=TiO2+2Cl2
硫酸法
首先用磨细的钛铁矿和硫酸（浓度≥80%，温度343K-353K）在不断通入空气并且搅拌的条件下反应，制得可溶性硫酸盐：
FeTiO3+H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
由于这一反应是放热的，反应剧烈时温度可达473K。
制取二氧化钛时，关键点一步是使钛液水解
TiOSO4+2H2O=TiO2·H2O↓+H2SO4
钛液的浓度、酸度‘温度都会影响水解反应的进行，浓度越小，酸度越小，温度越高，反应越容易发生。为了升高温度，反应常常在加压的情况下进行，这样也可以使沉淀颗粒比较紧密，让产品有更好的物理性能。
制取二氧化钛时钛含量的测定
测定时首先往钛液中加铝片，把Ti(IV)还原为Ti3+,Ti3+的还原能力比Sn2+强，它可以还原Fe3+。因此测定时用KSCN做指示剂，用标准Fe3+溶液滴定Ti3+的含量。滴定时，Fe3+离子稍微一过量，就生成血红色[FeSCN]2+，此时到达滴定终点。
5.林建明的主要论文
1.Jianming Lin,Jihuai Wu,Zhengfan Yang and Minli Pu,Synthesis and properties of poly-(acrylic acid)/montmorillonite superabsorbent composites, Polymers and Polymer Composites,9(7),469-471,20012.Jianming Lin,Jihuai Wu,Zhengfan Yang and Minli Pu, Synthesis and properties of poly-acrylic acid/mica superabsorbent nanocomposite,Macromolecular Rapid Communications,22(6),422-424,20013.林建明，杨正方，普敏莉，吴季怀，膨润土/聚丙烯酸钠盐高吸水性复合材料研究，矿物学报，21(3),427~430,20014.林建明，林松柏，吴季怀，魏月琳 聚丙烯酸盐/绢云母超吸水性复合材料的表征，矿物学报，23(1),7-11,20035.林建明，杨正方，普敏莉，吴季怀，聚丙烯酸盐/高岭土高吸水性树脂的合成与性能研究，工程塑料应用，29(7),13~15,20016.Jihuai Wu, Yueling Wei, Jianming Lin, Songbai Lin, Study on starch-graft-acrylamide/ mineral powder superabsorbent composite, Polymer,44(21),6513-6520, 20037.Jihuai Wu,Jiangming Lin, Preparation of NaCl color center laser crystals and perturbation effect of ions, Journal of Crystal Growth, 240 (3-4),495-500,20028.Jihuai Wu,Jianming Lin, Shu Yin and Tsugio Sato, Synthesis and photocatalytic properties of layered HNbWO6/(Pt, Cd 0.8Zn0.2 S) nanocomposites, Journal of Materials Chemistry, 12,3343-3347, 20019.Jihuai Wu,Jianming Lin,Guoqing Li and Congrong Wei, Influence of the hydrophilic group and cross-link density of poly-acrylic acid/montmorillonite superabsorbent composite on water absorbency, Polymer International, 50 (9), 1050-1053, 200110.Jihuai Wu,Jianming Lin,Men Zhou, Synthesis and properties of starch-graft- acrylamide/clay superabsorbent composite , Macromolecular Rapid Communications,21 (15), 1032- 1034,200011.Jihuai Wu,Yuelin Wei,Jianming Lin and Songbai Lin, Preparation of Starch- graft - acrylamide/kaolinite Superabsorbent Composite and the Influence of Hydrophilic Group on Its Water Absorbency, Polymer International,52,1909-1912,200312.Jihuai Wu,Jianming Lin,Songbai Lin,Zhen Shen, The influence of physical morphology of mineral powder on the reinforcing effect in silicone rubber , Polymers and Polymer Composites,11(5),415-417,200313.Sancun Hao,Jihuai Wu,Leqing Fan,Yunfang Huang,Jianming Lin,Yelin Wei, The influence of acid treatment of TiO2 porous film electrode on photoelectric performance of dye-sensitized solar cell, Solar Energy,76 (6),745-750,200414.Hao Sanchun, Fan Leqing, Wu Jihuai , Huang Yunfang, Lin Jianming,Influence of modification of counter electrode on photoelectric properties of dye-sensitized TiO2 Solar cells, Chemical Research in Chinese Universities,20(2),205-209,200415. Huili Huang, Wenrun Lin, Jianming Lin Chitosan Obtained from Cell Wall of Aspergillus Niger Mycelium Chem Res in Chinese Univ 2004, 20(2):156-15816. 吴季怀，林建明，林松柏，魏月琳，《高吸水保水材料》， 化学工业出版社，2005.3。
6.关于纳米技术的论文
浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用，并研究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。
关键词：纳米技术；微机械；机械工业；发展前景1纳米技术的内涵纳米是长度单位，原称“毫微米”，就是10-9(10亿分之一)米。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。
其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。
2纳米技术的主要内容（1）纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。
而不改变物质的化学成份。（2）纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。
MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。
这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。
虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。（3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。
有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。
（4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。
“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。
但是“更小”并非没有限度。3纳米技术在机械工业中的应用3.1纳米技术在微机械领域中的应用随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。
例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。
3.1.1采用微加工技术制造纳米机械（1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm(10-3μm)。
该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0.2 nm，编码器反馈单位为1/3 nm，故跟踪误差在±1/3 nm以内。
直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC-16i，实现AInano轮廓控制。
并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。（2）微型机器人。
在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。
研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。
往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0.28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10%的位置重复精度（±5 nm），可适用于精密微细操作。
我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。
（3）微型电机。美国俄亥俄州克利夫西卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。
美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜。
7.纳米二氧化钛的制备方法
纳米二氧化钛的制备方法.cn/Article/CJFDTotal-SDHW200602014.htm一种纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于：以工业TiO2粉体为原料，先水化10~72小时；加入无机酸溶液在0~100℃下搅拌24~96小时，无机酸选自HCl、HNO3、H2SO4、[H+]/[Ti]，摩尔比0.1~1.4,pH值范围在0.7~1.5；静置陈化10~60小时，滤去没被胶溶的TiO2粉体，得到透明TiO2溶胶。
本发明制备得到的TiO2溶胶稳定，粒径分布单一，粒径小，具有显著的尺寸量子效应和良好的Ti-OH基表面态，并且该方法工艺简单，成本低廉，易于实现工业化大规模。
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