TiO2半导体纳米材料
TiO2半导体纳米复合材料XRD分析
TiO2纳米复合材料XRD分析i-引言纳米结构TiO2由于具有化学性能稳定、价格低廉等优点在光催化、光解水及太阳能电池等领域应用广泛，如图lo早在二十世纪初期，TiO?因具有增白、加亮等特点而广泛应用于油漆、涂料、化妆品、牙膏、药膏等商业化领域，并在某些国家一度被认为是衡量生活质量的产品。
T102主要來源丁•钛铁矿、金红石、锐钛矿和白钛石，储量丰富、价格低廉。
二十世纪初，商业化应用的Ti02最早通过提炼钛铁矿得到铁和钛铁合金，进一步精炼得到TiO2,并于1918年在挪威、美国和徳国实现了工业化生产。
图lTiO2应用领域T102存在三种晶型：金红石型、锐钛矿型利板钛矿型晶体，如图2。
在一定(a) (b) (c)图2 TiO?的三种晶体结构：(a)金红石,(b)锐钛矿，(c)板钛矿温度下，Ti02晶型之间可以转变，其晶型转变相图，如图3。
一般而言，锐钛矿T102的光催化活性比金红石型HO?耍高，其原因在于：(1)金红石型HO?有较小的禁带宽度(锐钛矿HO?的禁带宽度为3.2 eV,金红石型HO?的禁带宽度为 3.0 eV),其较正的导带阻碍了氧气的还原反应；(2)锐钛矿型TiO2晶格中有较 多的缺陷和位错，从而产生较多的氧空位来捕获电子，而金红石型TiO2是T1O2 三种晶型中最稳定的晶型结构，具有较好的晶化态，缺陷少，光生空穴和电子在 实际反应中极易复合，催化活性受到很大的影响:(3)金红石型Ti 。
？光催化活 性低，同时还与高温处理过程中粒子大量烧结引起比表而积的急剧下降有关。
Anatase-200 0 200 400600 800 1000 1200CC) 图3TiO2晶型转变相图本文首先以金红石型为例计算其消光系数和结构因子，结合我最近的实验结 果分析TiO?及其复合物的XRD 表征结果。
2.金红石型TH 》结构及XRD 谱图特征b• TiO O图4 (a)金红石晶胞结构,(b)金红石晶胞垂直于(001)面的剖面图金纤石屈于四方晶系，空间群P 兰nm •晶胞参数a o =O.4S9 nm^ c o =0.?96 nm m 其结构如图 4。
TiO2纳米材料的制备及其光催化性能
TiO2溶胶的制备及其光催化性能一、实验目的1•掌握水解法制备TiO2溶胶的基本原理；2.掌握多相光催化反应的催化剂活性评价方法；3•掌握紫外分光光度计的测试原理。
二、TiO2光催化简介1•光催化反应原理自从1972年日本学者Fujishima和Honda在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术开始引起世界各行各业科技研究者的极大关注。
半导体多相光催化技术作为一种环境友好型的新型催化技术，在环境治理、新能源开发以及有机合成等领域都有着广泛的应用。
TiO2是n型半导体，根据固体能带理论，TiO2半导体的能带结构是由一个充满电子的低能价带(valenceband，V.B.)和空的高能导带(conductionband，C.B.)构成。
价带和导带之间的不连续区域称为禁带(禁带宽度Eg)。
TiO2(锐钛矿)的Eg=3.2eV,相当于387nm光子的能量。
当TiO2受到波长小于387nm的紫外光照射时，处于价带的电子就可以从价带激发到导带(e-)，同时在价带产生带正电荷的空穴(h+)，从而形成电子-空穴对。
当光生电子和空穴分别扩散到催化剂表面时，和吸附物质作用后会发生氧化还原反应。
其中空穴是良好的氧化剂，电子是良好的还原剂。
大多数光催化氧化反应是直接或间接利用空穴的氧化能力。
空穴一般与TiO2表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的氢氧自由基OH・，它能够无选择性氧化多种有机物并使之彻底矿化，最终降解为CO2、H2O等无害物质。
而光生电子具有强的还原性可以还原去除水体中的金属离子。
光催化过程的基本反应式如下：TiO2+hv(>TiO2的禁带宽度3.2eV)—h++e-h ++e -—>hv （或热量）H 2OH ++OH -OH -+h +f•OHH 2O+h +f•OH +H+空气中游离氧的作用就犹如电子的受体，可形成超氧负离子・02-,超氧负 离子与羟基自由基一样也是强氧化还原活性的离子，它们可以氧化和降解半导 体表面上甚至其附近的许多细菌和其他有机物。
tio2纳米材料的制备与表征
tio2纳米材料的制备与表征制备和表征二氧化钛（TiO2）纳米材料是一项重要的科学任务，由于其广泛的应用领域，包括光催化、太阳能电池、光电器件、光致发光、药物载体和生物成像等。
下面将介绍一种常用的制备和表征TiO2纳米材料的方法。
制备目前，制备TiO2纳米材料的主要方法包括化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、水热法、微波等离子体化学方法等。
这里我们以水热法为例。
水热法是一种在高温高压条件下，利用水作为溶剂，使原料在其中发生化学反应并形成结晶的方法。
制备TiO2纳米材料的水热法通常包括以下步骤：1.将一定量的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和适量的硝酸（HNO3）溶液混合，搅拌均匀。
2.将上述混合液转移到高压反应釜中，密封后置于烘箱中加热至指定温度（通常为150-250℃）。
3.在该温度下保持一定时间（例如1-10小时），使钛酸丁酯和硝酸发生水热反应，生成二氧化钛（TiO2）纳米颗粒。
4.待反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，取出产物。
5.用去离子水冲洗产物，去除可能存在的杂质。
6.最后，将产物进行干燥，得到TiO2纳米材料。
表征为了确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料，以及其结构和形貌等性质，我们通常会使用一系列表征方法。
1.X射线衍射（XRD）：XRD可以用于确定材料的晶体结构和相组成。
通过对比标准PDF卡片，可以确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料。
2.扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）：SEM和TEM可以用于观察材料的形貌和尺寸。
通过这些方法，我们可以了解到制备得到的TiO2纳米材料的形状、大小以及分布情况。
3.光电子能谱（XPS）：XPS可以用于分析材料的化学组成和化学状态。
通过这种方法，我们可以确认制备得到的物质是否含有Ti、O元素，并得到它们的比例。
4.紫外-可见光谱（UV-Vis）：UV-Vis可以用于研究材料的电子结构和光学性质。
通过这种方法，我们可以得到制备得到的TiO2纳米材料的吸收边和带隙等信息。
纳米TiO_2自清洁材料的研究进展_刘太奇
纳米T iO2自清洁材料的研究进展刘太奇1,操彬彬1,2,王 晨1(1 北京石油化工学院环境材料研究中心,北京102617;2 北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘 要:由于自洁净材料具有光催化、自清洁、抗菌等功能,人们对光催化自洁净材料的研究日益关注。
本文主要概述了纳米二氧化钛自清洁材料的机理及应用,并介绍了国内外自清洁材料的研究现状及发展趋势。
关键词:T iO2;自清洁;光催化中图分类号:T G74 9 文献标志码:AResearch Development in Nano TiO2Self-cleaning MaterialsL IU T aiqi1,CAO Binbin1,2,WA N G Chen1(1.R esear ch Center of Ecomater ial,Beijing Institut e o f Petr ochemical T echnolo gy,Beijing102617,China;2.Colleg e o f M ater ials Science and Eng ineer ing,Beijing U niv ersity of Chemical T echnolo g y,Beijing100029,China)Abstract:Self-cleaning materials hav e att racted much attentio n in recent years due to their unique characters such as photo cataly st ic,self-cleaning and ant ibacter ial effects.T he ov er view of the mechanism and applicat ions of nano titanium d-i o xide self-cleaning materia ls wer e presented,and the r esea rch status and new development of self-cleaning mater ials wer e mainly intro duced in this paper.Key words:T iO2,Self-cleaning,Pho tocatalystic自清洁材料(Self-cleaning m aterials)是指在自然条件下能保持自身清洁的材料,材料本身具有除臭、抗菌、抗霉、防污等多重功能。
半导体光催化03 纳米TiO2光催化材料
4.电荷在表 面向底物转 移的能力
催化剂颗粒直径的影响
催化剂粒子的粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面积越 大，催化活性越高；但比表面积的增大，意味着复合中心的增多， 如果当复合反应起主导作用的时候，粒径的减小会导致活性的降低
当粒径在1~10nm级时会产生量子效应
半导体禁带明显变宽，电子—空穴对的氧 化能力增强 活性增大
anatase 3.84
Lattice constant
Lengths of Ti-O bond Eg/eV /nm 0.195 3.2
a c Tetragonal 5.27 9.37 system
Tetragonal 9.05 system Rhombic system 5.8
rutile
4.22
纳米TiO2光催化剂简介※
纳米TiO2光催化剂机理※
纳米TiO2光催化剂的应用
光催化技术的发展历史
1972年，Fujishima 在N-型半导体TiO2电极上发现 了水的光催化分解作用，从而开辟了半导体光催化这 一新的领域。 1977年，Yokota T等发现了光照条件下，TiO2对环 丙烯环氧化具有光催化活性，从而拓宽了光催化反应 的应用范围，为有机物的氧化反应提供了一条新思路。
近年来，光催化技术在环保、卫生保健、自洁净 等方面的应用研究发展迅速，半导体光催化成为国际 上最活跃的研究领域之一。
光催化的基本原理
1、光催化机理
• 半导体材料在紫外及可见光照射下，将污染物短时间内完全降解 或矿化成对环境无害的产物，或将光能转化为化学能，并促进有 机物的合成与分解，这一过程称为光催化。 • 半导体光催化氧化降解有机物的作用机理：
纳米TiO2光催化剂简介 什么是多相光催化剂？
纳米TiO2的制备与应用的进展
纳米TiO2的应用与制备的研究进展李俊（中南大学化学化工学院应化0903班）摘要本文主要介绍了纳米TiO2的制备方法的现阶段进展，从物理法，化学法，新型合成方法三方面介绍了国内外的研究进展，同时综述了纳米TiO2在传感器材料，催化剂载体，光催化剂、太阳能电池原料和紫外线添加剂等方面的应用。
关键词纳米粉体 TiO2化学法应用综述1.前言纳米技术是当今世界的研究前沿。
纳米级的TiO2因其化学性高、分散性好、吸收紫外线能力强等，广泛用于化工、涂料、塑料、橡胶、纤维、造纸、油墨、搪瓷、电子等行业。
对其研究比较深的主要有传感器材料、催化剂载体、光催化剂、处理水和空气中的污染物、杀菌、太阳能电池原料以及通过贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化、半导体复合等方法来改变其光学性质这几方面。
TiO2俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性、热稳定性好。
其晶相结构有四种：金红石（Rutile）、锐钛矿（Anatase）、板钛矿（Brookite）和无定形，其中以金红石型和锐钛矿型TiO2应用最为广泛[1]。
这两种晶型的TiO2硬度、密度、折光指数、光催化活性等都有所不同、两种晶型的相对含量对产品性能有较大的影响。
本文主要介绍纳米TiO2的制备和其应用的研究进展。
2.纳米TiO2的应用研究2.1 传感器材料TiO2作为敏感材料，制成传感器可检测H2、CO等可燃性气体和氧气。
特别是用作汽车尾气传感器，通过测定汽车尾气的氧含量，可以控制汽车发动机的效率。
目前研制的电阻型TiO2半导体氧传感器，以其体积小、结构简单、价格便宜而受到人们的关注[2]。
中南大学的李赛[3]将尿素酶(urease)固载于不同粒径(5nm，25nm，2.4 p m)的TiO2膜上，在350℃，pH为7的条件下采用电位法研究吸附在纳米多孔Ti02上的尿素酶的活性变化。
在钛丝基体上沉积一层纳米TiO2多孔膜，然后直接将尿素酶吸附在Ti02膜上。
基于Ti02膜的pH响应，发展了一种廉价的、易于微型化的pH敏尿素酶传感器。
纳米TiO2的制备与应用
1.1纳米材料概述纳米材料是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间的材料。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，因此其所表现的特性如具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。
从而使得熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
而现在，纳米材料已经渗透入医药化工、电子计算机和电子工业、环境保护、纺织工业、机械工业等多个领域，展现了其非凡的特性和广阔的发展的前景[1-13]。
1.2纳米TiO2 概述二氧化钛(TiO2)，俗称钛白粉，是仅次于合成氨和磷酸的世界无机化工产品中销售量第三的产品。
在化工生产领域占据着极其重要的地位。
纳米级二氧化钛的粒径在1～100nm之间，比表面积远大于普通二氧化钛，因此具有很大的表面活性，并以其颗粒尺寸的优势而具有许多超过普通钛白粉的优点，光催化降解有机物活性和气敏湿敏性也显著增强。
纳米二氧化钛对可见光和波长在200-400nm间的紫外光是透明的，可用作透明效应颜料和紫外光吸收剂，对紫外光有着很好的屏蔽能力，可用于制造化妆品和包装材料，制作多种消毒、作为新防臭和水果保鲜用品，又因其分散性好不沉降可用于高档油墨。
纳米TiO2型涂料和光催化剂等大量应用于精细化工中，还可以被用作电子陶瓷元件、光介子、氧化物半导体材料广泛用于消除放射性废物和环境污染物质，以及回收贵金属等。
日本还将二氧化钛的光催化功能应用在净化垃圾处理、高速公路两边的隔音墙、厨房和浴池用瓷砖等，日本东陶公司的科学家渡部俊也在1995年发现了纳米二氧化钛的超亲水性，并已经利用这种特性生产出了不用擦拭的汽车后视镜、防水气和防污的玻璃和陶瓷等。
纳米二氧化钛是光催化材料研究的热点也是研究的最多的半导体光催化材料。
半导体光催化04 纳米TiO2的制备及表征
金红石 型TiO2
锐钛矿 型TiO2
改进后的方法(前躯体：TiOCl2不加碱性沉淀剂)
加热干燥 白色晶型沉淀 TiOCl2 水溶液 加热干燥 白色晶型沉淀 锐钛矿型纳 米TiO2粉体 金红石型纳 米TiO2粉体
超 超 声 声
混 混 合 合 混合 ,调整pH 混合 ,调整pH 反应釜 反应釜 180 ℃ ,8h 180 ℃ ,8h 冷却 冷却 离心 离心
超 超 声 声
混 混 合 合
透明溶液A 透明溶液A
透明溶液B 透明溶液B
洗涤
干燥
白色TiO2粉末
小结：
通过对各种方法制备出的纳米TiO2对比，发现采用溶胶
3.前驱体:TiCl4，NaOH 调整pH
2mTiCl4
NaOH
A
Hydrothermal reactor B 180 ℃,8h Cool
1,3,5,7ml 10ml 乙醇
Drying White TiO2power
Lavation
Centrifugal
微乳液法
前驱体:TiCl4,NaOH，HCl调整pH
浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）
石棉绳 沸石 分子筛 浸泡 100℃ 干燥
纳米TiO2 溶胶
24h
2h,除乙醇
灼 烧 8h
,600 ℃
催化性能 测定
负载型纳 米TiO2
层层自组装法（载体为玻璃纤维布）
1.玻璃纤维布的前处理
玻璃纤维布 1%SDS溶液 15min H2O 5min 1%HCl溶液 80℃，30min 5min
纳米TiO2光催化材料(讲)详解
0.199 3
板钛矿 4.13 斜方晶系
➢锐钛矿相和金红石相TiO2的能带结构
CB/e3.2eV
两者的价带位置相同，光生空
0.2eV CB/e-
穴具用相同的氧化能力;但锐钛矿 相导带的电位更负，光生电子还
原能力更强
3.0eV
VB/h+
VB/h+
混晶效应：锐钛矿相与金红石 相混晶氧化钛中，锐钛矿表面形 成金红石薄层，这种包覆型复合 结构能有效地提高电子-空穴的分 离效率
近年来，光催化技术在环保、卫生保健、自洁净 等方面的应用研究发展迅速，半导体光催化成为国际 上最活跃的研究领域之一。
纳米TiO2光催化剂简介
纳米TiO2是一种新型的无机金属氧化物材料， 它是一种N型半导体材料，由于具有较大的比表面积 和合适的禁带宽度，因此具有光催化降解一些化合 物的能力。
纳米TiO2以其优异的光催化活性、价格低廉、 无毒无害等优点得到了广泛的应用。
2.当氧的分压较低（如PO2 ≤5066.25Pa），底物S的浓度较高 （大于10-3mol/dm-3)时。温度效应取决于温度对有机底物和氧 吸附性能的影响。
其他影响因素 除了前面提过的影响因素外，外加氧化剂、光源、
光强、反应液中的盐等外界条件都可以对TiO2的光 催化活性产生一定的影响。
➢ TiO2光催化材料的特性
➢ TiO2光催化活性的光催化的影响因素
TiO2晶体结构的影响
在 TiO2的三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿中，锐钛矿表 现出较高的活性，原因如下：
1.锐钛矿较高的禁带宽度使其电子空穴对具有更正或更负 的电位，因而具有较高的氧化能力
2.锐钛矿表面ห้องสมุดไป่ตู้附H2O，O2及OH-的能力较强，导致光催 化活性较高
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。
其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。
近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。
本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。
TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。
其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。
通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。
目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。
研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。
例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。
除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能的有效手段。
掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。
目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。
复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。
常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。
对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。
由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。
同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。
对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。
总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。
TiO2综述.doc
纳米TiO2的性能、应用及其制备方法综述摘要：纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能, 在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。
国内外文献对纳米TiO2的性质、应用及其制备方法进行了大量的研究报道, 本文对有关纳米TiO2的性能、应用及制备方法研究进行了综述。
关键字：纳米TiO2、性能、应用、制备一、简介：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
二、分类：①、按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。
②、按照其表面特性可分为:亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。
③、按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。
三、纳米TiO2的性能：纳米TiO2除了具有与普通纳米材料一样的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等外, 还具有其特殊的性质, 尤其是催化性能。
3. 1 基本物化特性纳米TiO2有金红石、锐钛矿和板钛矿3种晶型。
金红石和锐钛矿属四方晶系, 板钛矿属正交晶系,一般情况下,板钛矿在650℃转变为锐钛矿,锐钛矿915℃转变为金红石。
结构转变温度与TiO2颗粒大小、含杂质及其制备方法有关,颗粒愈小,转变温度愈低,锐钛型纳米TiO2向金红石型转变的温度为600℃或低于此温度。
纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,微溶于碱和热硝酸,不与空气中CO2、SO2、O2等反应,具有生物惰性和热稳定性,无毒性[1]。
3. 2光催化性3.2.1光催化原理纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成•O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的•OH,反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物,同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度有所不同[2]。
二氧化钛
08021101 李倩茹二氧化钛纳米材料的合成、性质、改性和应用摘要：本文对二氧化钛纳米材料的合成方法，主要性质，与其他离子的掺杂改性及在环境光催化、涂料、传感器、化妆品等方面的应用进行了概述。
1.前言：纳米科学所研究的领域是人类过去很少涉及的非宏观、非微观的中间领域，这从很大程度上开辟了人类认识物质世界的新层次，也使人们改造自然的能力直接延伸到分子、原子水平，标志着人类的科学技术进入了一个新时代，即纳米科技时代。
而以纳米新科技为中心的新科技革命也将成为21世纪的主导。
新材料的研究和开发是推动世界经济发展的关键因素，近年来对于材料在纳米尺度上的研究使得许多材料在催化、光学、电磁学、热学、电子学、传感器、力学等方面都表现出不同于传统材料的特性，以此为基础，纳米物理学、纳米化学、纳米电子学、纳米生物学等纷纷相继问世，它们引起了世界各国科学工作者的浓厚兴趣，形成了当今国际上研究的新潮流、新趋势。
二氧化钛作为一种半导体氧化物，因在光催化、太阳能转化、传感器及介孔膜等领域的广泛应用而成为研究最多的氧化物之一。
2.TiO2纳米结构的合成方法：纳米TiO2的制备方法多种多样。
始发原料可以是TiCl4、Ti(OR)4、TiO(OH)2或TiOSO4、Ti(SO4)2以及金属Ti和普通粒级的TiO2等。
按反应物状态可分为气相法和液相法两大类[1]。
气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质转变为气态，使之在气态下发生物理变化或化学反应，并生成纳米粒子的方法。
利用此法可以制取纯度高、团聚少、粒度小且粒径分布窄、烧结活性高的纳米粉体。
气相法中有优势的合成方法有TiCl4气相水解法和钛醇盐气相水解法。
液相法是制备各种氧化物微粒的最主要方法。
其基本原理是选择一种或多种合适的可溶性金属盐类，按一定组成配制成溶液，通过沉淀、蒸发、升华、水解等化学反应或过程对材料的微观结构和性能进行剪裁，从而制得具有特定组成和结构的纳米粉体。
液相法目前用的比较多，主要有溶胶-凝胶法、水热合成法和微乳液法。
实验1 水热法制备TiO2纳米半导体材料
水热法制备TiO2纳米半导体材料一、实验目的1.了解水热法合成纳米半导体材料的特点；2.掌握用水热法制备TiO2纳米半导体材料的方法及具体操作流程。
二、实验原理水热法材料合成是指在特制的密闭反应釜中，以水作为溶剂，通过对反应体系加热和水的自身蒸汽压，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。
在高温高压水热体系中，水的性质将发生很大变化。
例如：水的离子积和蒸汽压变高，介电常数、密度、粘度和表面张力均变低等等。
此时，物质在水中的物性与化学反应性能均发生很大变化，因此水热反应与普通反应有很大的差别。
一些热力学分析上可能进行，而在常温常压下受动力学条件影响进行缓慢或难于进行的反应，在水热条件下变得可行。
相对于传统制备无机功能材料的方法，水热法有以下特点：1) 低中温液相控制，能耗较低，且适用性广，可以合成各种形态的材料；2) 原料相对价廉，工艺较为简单，反应产率高，可以直接得到物相均匀、结晶完好、粒度分布窄的粉体，而且产物分散性好、纯度高；3) 合成反应始终在密闭反应釜中进行，可控制气氛而形成合适的氧化还原条件，实现其它手段难以获取的某些物相的生成和晶化，尤其是有利于有毒物质体系，尽可能减少污染。
目前，水热合成法作为一种新近发展起来的纳米制备技术，在纳米晶的液相合成和控制方面已经显示出其独特的魅力，相信其在新兴材料制备领域必将发挥越来越重要的作用。
采用Ti(SO4)2为前驱物制备TiO2粉体的反应机理如下：Ti4+ + 4 H2O → Ti(OH)4 + 4 H+( 1 )Ti(OH)4→ TiO2 + 2H2O ( 2 ) Ti(SO4)2在水中溶解生成Ti4+离子，Ti4+离子经过水解生成难溶于水的Ti(OH)4 ，Ti(OH)4聚集在一起形成初级粒子，脱水生成TiO2颗粒。
反应( 1 )是个可逆反应，存在一个平衡点，随着水热反应的进行，生成越来越多的H+，H+的增多会促使反应向逆反应方向进行，抑制Ti4+的水解。
二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究
摘要二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究摘要随着人们生活水平的不断提高，越来越多的产品来自于石油、煤炭和天然气等不可再生的自然资源。
同时，产品在原材料的提取、运输和转化过程中都有可能给环境带来负面效应。
因此，环境污染和能源短缺现象成为人类目前应对的世界性难题。
半导体光催化技术在环境修复领域的作为不容忽视，已被证明是降解水体和大气环境中有害污染物的有效途径。
在解决能源危机方面，通过光分解水制氢、太阳能电池等方式实现了可再生能源的高效利用。
二氧化钛因其高稳定性，无毒性且低成本被认为是非常理想的光催化半导体材料。
光催化剂的表面积是决定污染物吸附量的重要因素，直接影响其光催化活性的强弱。
由于二氧化钛纳米材料的高表面能使得纳米粒子间倾向于聚集以达到体系的平衡状态，导致纳米粉体的团聚现象严重，无法获得较大的活性表面积。
因此，本文采用表面活性剂作为分散剂，并优化制备工艺进行改性，以获得均一分散的二氧化钛纳米体系是十分必要的。
主要研究内容如下：（1）综合溶胶-凝胶法和溶剂热法的制备优势，本论文采用溶胶-溶剂热改进工艺进行实验分析。
以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，浓硝酸为抑制剂，按照n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4的反应物配比，制备纳米级二氧化钛材料。
（2）通过单因素实验与正交实验相结合的方式，以样品对甲基橙的光催化降解率为分析依据，探究溶剂热温度、溶剂热时间、煅烧温度和煅烧时间对于二氧化钛光催化活性的影响。
正交实验的结果表明，最佳工艺参数是：当溶剂热温度为150℃，溶剂热时间为24h，煅烧温度为450℃，煅烧时间为4h时，样品的光催化降解率最高，为82.88%。
同时XRD、SEM、TEM和EDS的图像表明，样品为结晶度良好的单一锐钛矿相，无任何杂质，但分散性一般。
（3）在最佳工艺参数的基础上，通过控制表面活性剂的种类和含量的不同，探究不同类型表面活性剂的最佳投料比，从而确定用于二氧化钛纳米粉体改性的最佳分散剂，并通过XRD、SEM、TEM和EDS等技术对样品进行表征。
二氧化钛纳米材料的形貌控制及其在能源和环境领域的应用共3篇
二氧化钛纳米材料的形貌控制及其在能源和环境领域的应用共3篇二氧化钛纳米材料的形貌控制及其在能源和环境领域的应用1随着全球工业化和城市化进程的不断提高，环境问题日益突出，对于环境污染的治理和清洁能源的研究已经成为当前全球面临的重大课题之一。
在这个背景下，二氧化钛纳米材料因其在催化、光催化、光电转换等领域应用广泛而备受关注。
二氧化钛纳米材料可通过不同方法制备，包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等等。
从化学合成的角度来看，通过对溶液中的成分及沉淀条件进行控制，可以调控二氧化钛纳米材料的结构和形貌。
其中一种经典的制备方法是溶胶-凝胶法，其制备过程包括溶胶的制备、凝胶的形成和热处理等步骤。
在控制凝胶的形成过程中，可以通过改变水解与缩合反应的速率，调节水解缩合平衡的条件，达到控制二氧化钛纳米材料结构和形貌的目的。
例如，在溶胶-凝胶法制备的二氧化钛纳米材料中，当乳胶稳定剂添加量较少时，形成的二氧化钛主要为十二面体晶型，而当稳定剂添加量增加，形成的二氧化钛主要为四面体晶型。
在催化、光催化、光电转换领域的应用中，形貌控制方法的调整，从而实现二氧化钛纳米材料特定结构或形貌的合成，是非常重要的。
例如，在光催化降解废水等应用中，传统的二氧化钛纳米材料因结晶度和晶粒大小有限，其光催化效率受到限制。
而通过形貌控制方法，制备的具有较大表面积的纳米材料，表面氧含量较高，可以提高光催化反应速率，提高光催化降解废水的效率。
同时，二氧化钛纳米材料在光电转换领域也有广泛的应用。
近年来，人们研究发现，通过形貌控制方法合成的具有高秩序结构的多孔二氧化钛纳米材料，可以作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的电子传输层。
在这类结构的多孔二氧化钛纳米材料中，光电荷分离效率高，具有较好的光电转换性质。
此外，通过添加掺杂元素(如铬、铁等)和半导体体系(如硫代钙钛矿)等方法，还可以研究和改善其光电性能。
总的来说，二氧化钛纳米材料的形貌控制方法，在能源和环境领域的应用非常广泛。
二氧化钛纳米材料
二氧化钛纳米材料二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，尤其是在纳米材料领域。
纳米材料是指至少在一维上尺寸小于100纳米的材料，具有特殊的物理、化学和生物学性质。
二氧化钛纳米材料因其独特的光电性能和化学稳定性，被广泛应用于光催化、光电器件、传感器、抗菌材料等领域。
首先，二氧化钛纳米材料在光催化领域具有重要应用。
由于其较大的比表面积和优异的光催化性能，二氧化钛纳米材料被广泛应用于水分解、有机废水处理、空气净化等领域。
通过光催化作用，二氧化钛纳米材料可以有效分解有害物质，实现环境净化和资源利用，具有重要的环保和能源应用价值。
其次，二氧化钛纳米材料在光电器件方面也有重要应用。
由于其优异的光电性能和稳定性，二氧化钛纳米材料被广泛应用于太阳能电池、光电探测器、光致发光器件等领域。
通过合理设计和制备二氧化钛纳米材料，可以实现光电器件的高效能转换和稳定性，推动光电器件领域的发展和应用。
此外，二氧化钛纳米材料在传感器领域也具有重要应用。
由于其高灵敏度和快速响应特性，二氧化钛纳米材料被广泛应用于气体传感、生物传感、化学传感等领域。
通过构建二氧化钛纳米材料基底的传感器，可以实现对环境中有害气体、生物分子、化学物质等的高灵敏检测和快速响应，具有重要的应用前景和社会价值。
最后，二氧化钛纳米材料在抗菌材料方面也有重要应用。
由于其优异的抗菌性能和生物相容性，二氧化钛纳米材料被广泛应用于医疗器械、食品包装、环境卫生等领域。
通过将二氧化钛纳米材料引入抗菌材料中，可以实现对细菌、病毒等微生物的高效杀灭和抑制，具有重要的医疗卫生和食品安全应用价值。
总之，二氧化钛纳米材料具有广泛的应用前景，在光催化、光电器件、传感器、抗菌材料等领域都有重要的应用价值。
随着纳米材料研究的不断深入和发展，相信二氧化钛纳米材料将在更多领域展现出其独特的优势和应用价值。
二氧化钛
一：1：纳米二氧化钛是目前应用最为广泛的一种纳米材料。
它是一种半导体材料,除了具有纳米材料共同的特点外,还具有光催化性能。
近十多年来,随着环境污染日益严重,利用半导体粉末作为光催化剂催化降解有机物的研究已成为热点。
在作为光催化剂的主要原料N 型半导体TiO2、ZnO2、CdS、WO3中,相比较而言, TiO2活性高、化学稳定性好、对人体无害,是理想的环保型光催化剂。
实验表明, TiO2至少可以经历12次的反复使用而保持光分解效率基本不变,连续580分钟光照下保持其活性,因而将其投入实际应用有着广阔的发展前景。
2：纳米二氧化钛的光催化降解机理：当二氧化钛受到波长小于387. 5nm的紫外光的照射时,价带上的电子跃迁到导带,激发电离出电子同时产生正电性的空穴,形成电子-空穴对,与吸附溶解在其表面的氧气和水反应。
分布在表面的空穴将OH -和H2O氧化成HO自由基。
HO 自由基的氧化能力是在水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化大部分的有机污染物和无机污染物,而且对反应物几乎无选择性,在光催化氧化中起着决定性的作用。
二氧化钛的表面电子可被溶解在表面的氧俘获形成O2-。
另外表面电子具有高的还原性,可以去除水体中的金属离子。
生成的原子氧和氢氧自由基使有机物被氧化、分解,最终分解为CO2、H2O和无机物。
3：目前的研究现状：尝试对不同微生物的杀灭作用：为了考察TiO2对微生物的作用,根据不同的研究和应用背景,人们选择了细菌、病毒、藻类、癌细胞等。
目前已有报道的考察TiO2光催化作用的细菌类有: 乳杆嗜酸细胞(Lactobacil lus acidophi lus),酵母菌( Saccharomyces cerevisiae), 大肠杆菌( Es-cherichia coli), 链球菌( S treptococcus mutans , S .ratus , S .cricetus , S .sobrinus AHT)。
二氧化钛纳米管半导体
二氧化钛纳米管是一种具有特殊结构和半导体性质的纳米材料。
它是由二氧化钛（TiO2）组成的纳米管状结构，通常呈现出高比表面积、优良的光电特性和可见光响应等特点。
二氧化钛纳米管作为半导体材料在许多领域具有广泛的应用潜力，包括光电子器件、太阳能电池、光催化、传感器等。
以下是关于二氧化钛纳米管半导体的一些主要特点和应用：
1.高比表面积：二氧化钛纳米管具有高比表面积，这意味着其单位质量或体积下具有更大
的活性表面，有利于吸附反应物质和提高反应效率。
2.光电特性：二氧化钛纳米管在紫外光区域呈现较好的光吸收能力，并且可以通过调节纳
米管的尺寸和形貌来调控其光电性能。
这使得它在光电子器件中具有应用潜力。
3.可见光响应：传统的二氧化钛材料主要对紫外光有较强响应，但二氧化钛纳米管可以通
过调控其能带结构，使其在可见光区域也具有较好的吸收和光催化性能，进一步扩展了其应用领域。
4.光催化性能：二氧化钛纳米管在光照下具有优异的光催化活性，可用于水处理、空气净
化、自清洁涂料等领域，以实现环境污染物的降解和分解。
5.太阳能电池：二氧化钛纳米管可作为光电转换材料应用于太阳能电池中。
其高比表面积
和优异的光电特性使得它能够有效地吸收和转换光能，提高太阳能电池的效率。
总之，二氧化钛纳米管作为一种半导体材料，在光电子器件、太阳能电池、光催化等领域具有广泛的应用前景。
随着纳米技术和材料科学的不断发展，二氧化钛纳米管的性能和应用将进一步得到改进和拓展。
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材料学《第二课堂》课程论文题目：TiO2半导体纳米材料姓名：学号：目录1. 课程设计的目的 (1)2. 课程设计题目描述和要求 (1)3. 课程设计报告内容 (1)3.1 TiO2半导体纳米材料的特性 (1)3.2 TiO2半导体纳米材料的制备方法 (3)3.3 TiO2半导体纳米材料的表征手段 (3)3.4 TiO2半导体纳米材料的发展现状与趋势 (4)4. 结论 (5)1.课程设计的目的本课程论文的主要目的是论述TiO2半导体纳米材料，通过简要概述TiO2半导体纳米材料的特性、制备方法、表征手段及发展现状与趋势等相关方面的内容。
通过这次课设，了解TiO2半导体纳米材料，巩固课堂上所学的有关纳米材料的有关知识，提高自己应用所学知识和技能解决实际问题的能力。
2．课程设计的题目描述及要求课程设计的题目：TiO2半导体纳米材料TiO2半导体纳米材料由于它具有不同于体材料的光学非线性和发光性质,在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用前景。
本文就TiO2半导体纳米材料的主要制备方法与表征手段做一全面总结。
3.课程设计报告内容3．1 TiO2半导体纳米材料的特性1、光学特性TiO2半导体纳米粒子(1～ 100 nm ) [2]由于存在着显著的量子尺寸效应, 因此它们的光物理和光化学性质迅速成为目前最活跃的研究领域之一, 其中TiO2半导体纳米粒子所具有的超快速的光学非线性响应及(室温) 光致发光等特性倍受世人瞩目。
通常当半导体粒子尺寸与其激子玻尔半径相近时, 随着粒子尺寸的减小, 半导体粒子的有效带隙增加, 其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移, 从而在能带中形成一系列分立的能级[1]。
2、光电催化特性1）TiO2半导体纳米粒子优异的光电催化活性近年来, 对纳米TiO2半导体粒子研究表明: 纳米粒子的光催化活性均明显优于相应的体相材料。
我们认为这主要由以下原因所致:①TiO2半导体纳米粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级, 能隙变宽, 导带电位变得更负, 而价带电位变得更正。
[1]这意味着TiO2半导体纳米粒子获得了更强的还原及氧化能力, 从而催化活性随尺寸量子化程度的提高而提高[5]。
②对于TiO2半导体纳米粒子而言, 其粒径通常小于空间电荷层的厚度, 在离开粒子中心L距离处的势垒高度可以表述为[1]:公式（1）这里LD是半导体的Debye 长度, 在此情况下, 空间电荷层的任何影响都可忽略, 光生载流子可通过简单的扩散从粒子内部迁移到粒子表面而与电子给体或受体发生还原或氧化反应。
计算表明: 在粒径为1Lm 的T iO 2 粒子中, 电子从体内扩散到表面的时间约为100n s, 而在粒径为10 nm 的微粒中只有10 p s。
因此粒径越小, 电子与空穴复合几率越小, 电荷分离效果越好, 从而导致催化活性的提高。
2）TiO2半导体纳米粒子奇特的选择性①粒径不同, 则反应的选择性亦不同。
A npo 等人曾对铂化的T iO 2 粒子光催化丙炔与水蒸气的反应进行了研究。
结果表明: 反应产物为甲烷、乙烷和丙烷, 反应的选择性(定义为丙烷与乙烷的摩尔比) 随着粒径的减小而降低, 当粒子尺寸由200nm 降为5. 5nm 时, 反应的选择性降低了10 倍[1]。
②TiO2半导体纳米粒子光催化反应的选择性与在电极分离的PEC 电池中进行的不同。
这是由于粒子尺寸小, 其表面氧化和还原位置距离很近所致。
③不同种类的TiO2半导体纳米粒子催化反应的选择性不同。
利用纳米TiO2和ZnS 半导体粒子光催化分解甲醇水活液制氢, 前者产物为H2, 而后者反应的产物为丙三醇和H2。
3）光照作用下TiO2半导体纳米粒子电位的浮动效应TiO2半导体纳米悬浮体系的一个特殊性质是光照下粒子的电位可以浮动。
这可导致原本不能发生的反应得以进行, 如: TiO2 的导带电位不足以还原氢, 因此在PEC 电池中不加偏压是不能析出氢的, 然而在TiO2 纳米粒子上可以收集到氢[3]。
3、光电转换特性近年来, 由于TiO2半导体纳米粒子构成的多孔大比表面PEC 电池具有优异的光电转换特性而倍受瞩目。
Gratzel 等人于1991 年报道了经三双吡啶钌敏化的纳米TiO2 PEC 电池的卓越的性能, 在模拟太阳光源照射下, 其光电转换效率可达12% , 光电流密度大于12mA ·cm - 2。
这是由于纳米TiO2 多孔电极表面吸附的染料分子数比普通电极表面所能吸附的染料分子数多50 倍以上, 而且几乎每个染料分子都与TiO2 分子直接接触, 光生载荷子的界面电子转移很快, 因而具有优异的光吸收及光电转换特性。
4、TiO2半导体纳米粒子电学特性介电压电特性是材料的基本物性之一。
TiO2半导体纳米材料的介电行为(介电常数、介电损耗) 及压电特性同常规的半导体材料有很大不同, 概括起来主要有以下几点[3]:1) TiO2半导体纳米材料的介电常数随测量频率的减小呈明显上升趋势, 而相应的常规半导体材料的介电常数较低, 在低频范围内上升趋势远低于TiO2半导体纳米材料。
2) 在低频范围, TiO2半导体纳米材料的介电常数呈现尺寸效应, 即粒径很小时, 其介电常数较低, 随粒径增大, 介电常数先增加然后有所下降, 在某一临界尺寸呈现极大值。
3) 介电常数温度谱及介电常数损耗谱特征: 纳米TiO2 半导体的介电常数温度谱上存在一个峰, 而在其相应的介电常数损耗谱上呈现一损耗峰。
一般认为前者是由于离子转向极化造成的, 而后者是由于离子弛豫极化造成的。
4) 压电特性: 对某些TiO2半导体纳米而言, 其界面存在大量的悬键, 导致其界面电荷分布发生变化, 形成局域电偶极矩。
若受外加压力使电偶极矩取向分布等发生变化, 在宏观上产生电荷积累, 从而产生强的压电效应, 而相应的粗晶半导体材料粒径可达Lm 数量级,因此其界面急剧减小, 从而导致压电效应消失。
3.2 TiO2半导体纳米材料的制备方法1、激光烧蚀法目前,在众多纳米粉末制备方法中,以激光为热源的制备工艺因可获得纯度高、粒径小、分布范围窄的超细粉末而占有特殊重要的地位。
激光烧蚀法(简称为PLA) 制备纳米颗粒是利用脉冲激光束将靶材在瞬间(< 10ms)加热到气化温度以上,产生由靶材原子、离子和原子簇组成的蒸气羽(plumes) ,后者在飞行过程中与环境气体原子碰撞减速,并彼此相互碰撞,并形核生长形成纳米颗粒[5]。
2、熔盐法熔盐法是一种制备无机粉体材料的新方法，具有合成温度低、反应时间短、工艺简单、合成产物纯度高、粉体颗粒的晶型与形貌可控以及环境污染小等特点，显示出在合成无机非金属材料粉体方面的潜在优势。
该方法首先利用一步室温固相化学反应通过简单的研磨合成出前驱物纳米粒子；然后加入表面活性剂聚氧乙烯9醚（NP-9）和助熔剂（NaCl）再次研磨前驱物后于一定的温度下热分解前驱物而制备氧化物纳米线。
利用该方法能合成出多种氧化物纳米线。
该方法成功地制备出TiO2氧化物纳米线[6]。
熔盐法的优点是不需要一定的压强﹑催化剂﹑激发元;不需要复杂的高温反应设备及实验技术。
3.3 TiO2半导体纳米材料的表征手段1、 TiO2半导体纳米材料的粒度分析大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成，因此，细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。
尤其对纳米材料，其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。
因此，对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要意义。
一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来表述。
由于粉体材料的颗粒大小分布较广，可从纳米级到毫米级，因此在描述材料粒度大小时，可以把颗粒按大小分为纳米颗粒、超细微粒、微粒、细粒、粗粒等种类。
近年来，随着纳米科学和技术的迅猛发展，纳米材料的颗粒分布以及颗粒大小已经成为纳米材料表征的重要指标之一，其研究的粒度分布范围主要在1～500nm之间，尤其是1～20nm之间的粒度，是纳米材料研究最关注的尺寸范围。
2、TiO2半导体纳米材料的形貌分析材料的形貌尤其是纳米材料的形貌是材料分析的重要组成部分，材料的很多物理化学性能是由其形貌特征所决定的。
对于纳米材料，其性能不仅与材料颗粒大小还与材料的形貌有重要关系。
因此，纳米材料的形貌分析是纳米材料的重要研究内容。
形貌分析主要内容是，分析材料的几何形貌、材料的颗粒度、颗粒的分布以及形貌微区的成分和物相结构等方面。
纳米材料常用的形貌分析方法主要有扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)法[4]。
3、TiO2半导体纳米材料的成分分析纳米材料的光、电、声、热、磁等物理性能与组成纳米材料的化学成分和结构具有密切关系。
因此，确定纳米材料的元素组成，测定纳米材料中杂质的种类和浓度，是纳米材料分析的重要内容之一。
纳米材料成分分析可分为微量样品分析和痕量成分分析两种类型。
微量样品分析是就取样量而言的。
痕量成分分析则是就待测成分在纳米材料中的含量而言的。
由于杂质或掺杂的成分含量很低，低到百万分之～甚至更低的浓度范围，因此，称这类分析为痕量成分分析。
纳米材料的成分分析方法按照分析的目的不同又分为体相元素成分分析、表面成分分析和微区成分分析等方法[4]。
4、TiO2半导体纳米材料的结构分析材料结构表征的方法相当多，适用于纳米材料结构分析的仪器也不止上面介绍的几种，而且新的表征也不断出现。
如高分辨电子显微镜已经能够以原子级的分辨率显示原子排列和化学成分，隧道扫描显微镜能够测定材料表面和近表面原子排列和电子结构，低能电子显微镜可用于显示表面缺陷结构等。
随着分析仪器和技术的不断发展，纳米材料结构研究所能够采用的试验仪器越来越多，包括高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描探针显微镜(SPM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、场离子显微镜(FIM)、X射线衍射仪(XRD)、扩展X 射线吸收精细结构测定仪(ExAFs)、穆斯堡尔谱仪(Ms)、拉曼散射仪(RS)等等。
可以认为，纳米结构的研究方法几乎已经涉及全部物质结构分析测试的仪器[4]。
3．4 TiO2半导体纳米材料的发展现状与趋势TiO2半导体纳米微粒是在纳米尺度上原子和分子的集合体, 这个过去从来没有被人们注意的非宏观、非微观的中间层次出现许多新问题, 例如电子的平均自由程比传统固体短, 周期性被破坏, 过去建立在平移周期上描述电子的布洛赫波已不适用, 建立在亚微米范围的半导体p 2n 结理论对于小于10 nm 的微粒已经失效[6]。
对纳米尺度上电子行为的描述必须引入新的理论, 这也将促进介观物理、量子物理和混沌物理的发展。
目前该领域的研究现状是: ①在TiO2半导体纳米制备方面, 追求获得量大、尺寸可控、表面清洁, 制备方法趋于多样化, 种类和品种繁多; ②在性质和微结构研究上着重探索普适规律; ③研究纳米尺寸复合, 发展新型TiO2半导体纳米复合材料是该领域的热点; ④TiO2半导体纳米材料的光催化及光电转换研究表现出诱人的前景。