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沈 阳 工 程 学 院毕业设计（论文）开题报告锐钛型纳米二氧化钛粉体制备方法系 部： 能源与动力工程系 专 业： 应用化学 学生姓名： 张雨 指导教师： 马姗姗 开题时间： 年 月 日 一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。二、开题报告内容1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施4． 毕业设计（论文）实施计划(进度安排)5． 参考文献三、撰写要求1．报告字数不少于3000字2．报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(可加附页)1.意义纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外线材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、制造工业、造纸工业、航天工业中、锂电池、光隔离器和光环行器中。纳米二氧化钛是具有屏蔽紫外线屏蔽功能和产生颜色效应的一种透明物质。由于它透明性和防紫外线功能的高度统一，似的它一经问世，便在防晒护肤、塑料薄膜制品。木器保护、透明耐用面漆、精细陶瓷等多方面获得了广泛应用。特别是在80年代末期，这种能产生诱人的“随角异色”效应的效应颜料被成功地用于豪华型高级轿车后面漆之后，引起了世界范围的普遍关注，发达国家如美、日、欧、等国对此研究工作十分活跃，相继投入了大量人力、物力，并定制了长远规划，在国际市场竞争激烈迄今，他们已取得许多令人惊异的成果，并已形成高技术纳米材料产业，生产了这种附加值极高的高功能精细无机材料，收到良好的经济效益和社会效益，纳米氧化物材料也正式为中国产业世界关注的热点。随着纳米材料研究的深入，纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，这意味着纳米材料的研究已可以按照人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特性，技术上的飞跃，为纳米材料的应用进一步打开市场的大门，在广泛的领域形成了一大批高技术产品。如信息与通讯方面的磁性存储器、光学存储器、液晶显示、光学方面的功能性薄膜；电子方面的原件开发，能源方面的太阳能电源，热敏绝缘体，测量与控制技术方面的传感器；陶瓷方面的结构陶瓷，功能陶瓷以及其他方面的抗老化橡胶、功能油漆、光催化降解剂、保洁抗菌材料、超高磁能衡土水磁体等。又纳米材料集成度高的特点，在光信号的发射、放大、传输、路由等方面有应用前景，具有科学研究意义和应用价值。 2.国内外现状及发展趋势由于纳米TiO2在光隔离器和光环行器等方面具有广阔的应用前景，我国在光隔离器、光环行器和光准直器等方面也有一些进展。光隔离器单级的最小隔离度为30dB最大插入损耗为; 双级的最小隔离度为45dB最大插入损耗为。光环行器的插入损耗≤隔离度≥45dB。光准直器有P级和A级两种典型插入损耗为和回波损耗分别≥65dB和≥60dB。 2. 发展趋势 随着全光通信网络技术的发展对大端口数矩阵光开关的需求会逐渐增加。这种光开关目前在国外的研究也刚刚开始主要是采用光子集成技术的微电子机械开关(MEMS)和热光式开关。这需要光子集成器件、光交换技术以及光纤与波导耦合技术等各方面大力协同努力攻关。同时，在国外技术比较成熟、形成批量生产能力时可以考虑进行技术引进。纳米TiO2是一种新型的无机功能材料，其粒径在1～100nm之间，具有比表面积大、表面活性高、分散性好等特点，表现出独特的物理化学性质［1］。纳米TiO2最初的应用是在精细陶瓷、屏蔽紫外线、半导体材料、光催化材料［2］等方面，由于具有光催化活性高、稳定性好、对人体无毒、价格低廉等优点，其应用领域至今扩展至有机废水降解、重金属离子还原、空气净化、杀菌、防雾等诸多领域［3］。因此，通过控制材料合成条件，开发先进生产工艺，制得纯度高、粒径小、力度分布窄的纳米TiO2已成为当前相关交叉学科研究中最活跃的领域之一。目前，国内外纳米TiO2的合成工艺根据其反应物系的物理形态一般分为气相法、液相法和固相法等三类［4］。本文对目前全世界研究最多、应用最广的纳米TiO2制备技术进行了详细的分析和比较，并展望了该领域今后的发展方向，以期为相关的研究工作提供参考。1气相法气相法一般是通过加热等手段先将金属钛的卤化物、金属有机钛化合物等前体气化，使其在气相条件下发生物理或化学变化，然后在冷却过程中成核、生长，最后形成纳米TiO2。主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法和化学气相水解法。2液相法液相法是以可溶于水或有机溶剂的金属盐类为原料，使金属盐溶解后以离子或分子状态混合均匀，再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸发、结晶、升华、水解等过程，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经过脱水或热分解制得粉体。该法是目前国际上纳米TiO2颗粒制备领域最主要、研究最多的方法，具有原料价格低、来源广、易操作、设备简单等优点，这使得其在实验室研究中被广泛采用。液相法分为溶胶－凝胶法、胶溶法、沉淀法、水热合成法和微乳液法等。3固相法固相法是依靠机械力的作用对固体材料进行研磨粉碎，通过固相到固相的变化来制备TiO2粉体，具有工艺简单，成本低，产率高，可大批量生产等优点［19］，但早期存在难制得1μm以下的超细粉体，过程易引入杂质等缺点，限制了该法的发展。近年来随着机械工艺的改进，固相法在制备纳米材料领域逐渐引起了大家的关注。纵观国外纳米TiO2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法，气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。总之，纳米TiO2因其具有的特殊的物理、化学性质及其广阔的应用前景，必将拥有巨大的市场需求。尽管在我国纳米TiO2的市场刚刚形成，但是随着纳米产品的普及以及人们消费观念的改变，以及纳米技术和对纳米TiO2产品应用的不断深入、市场的不断规范和发展，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间并带来巨大的社会和经济效益。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）（一）预期目标1、撰写毕业论文2、得到二氧化钛试验产品（二）主要工作该设计制备过程是将四氯化钛加入到盐酸溶液中，得到四氯化钛的盐酸溶液；然后将四氯化钛的盐酸溶液加入到碱性物质的水溶液中，控制体系的PH值为7-8，生成白色的氢氧化钛沉淀，过滤，清洗，得到沉淀产物氢氧化钛；再将其转化为有机盐，之后控制煅烧温度及时间得到锐钛型型纳米二氧化钛。本设计涉及溶液的配制与浓度标定、沉淀反应合成、过滤、洗涤、煅烧、分析、表征。训练学生应用化学基本理论进行化学分析、化学合成、化学实验的能力。主要研究内容包括：TiCl4溶液的配制与标定；碱性溶液的配制；沉淀反应合成；过滤、清洗、干燥、煅烧与分析表征。具备实验场所，购买相关药品和器皿；外协分析。（三）主要实验流程：1.步骤钛源（100ml/组）→加到盐酸溶液得到四氯化钛的盐酸溶液，其中四氯化钛为溶质，盐酸为溶剂，得到溶液的浓度为：1mol/L。（原理：四氯化钛遇到水会剧烈水解，加到盐酸溶液中是为了降低反应的剧烈程度，Ticl4+H2O↔Ti(OH)4+Hcl，加入盐酸反应逆向进行，从而减少四氯化钛的水解程度。）→加入碱性物质氨水水解生成氢氧化钛。（若不加碱性物质会使生物颗粒不均一，而且得到的颗粒非常细而无法结晶和过滤，加碱性物质相当于加成核剂，其反应原理： Ticl4+H2O↔Ti(OH)4+Hcl；Ti(OH)4↔Ti4++4OH-,若使Ti4+完全沉淀需要加OH-促进反应反向进行生成沉淀。其浓度可根据氢氧化钛的离子积Ksp=[ Ti4+][ OH-]4来计算，当使氢氧化钛完全沉淀时Ti4+浓度小于或等于10-5mol/dm-3,从而计算出需要加入OH-的浓度，可以确定加入氨水的量。）→洗涤和过滤（加三遍酒精和三遍纯净水交替洗涤。原因：生成Ti(OH)4的溶液中含有大量的cl-和NH4+，结晶后的氯化铵也易在水中溶解，用水和酒精能够清洗掉。）→用硝酸银滴定滤液，检测氯离子是否清洗干。2.实验具体条件（1）溶解四氯化钛所用的盐酸溶液的摩尔浓度为3mol/L。调节pH所用的碱性物质为氨水，氨水与钛的质量比初定为。过滤时先用酒精再用清水交替清洗三遍。煅烧：在600摄氏度下煅烧两个小时得到产品锐钛型型纳米为氧化钛。（2）仪器 100mL烧杯、500mL烧杯、滴管、玻璃棒、移液管、光催化反应器、500mL 容量瓶、25mL容量瓶、研钵、瓷坩埚、马弗炉、烘箱、天平、磁力搅拌器、离心机、722型分光光度计、紫外可见分光光度计、X射线衍射仪、透射电镜。（3）药品钛源（四氯化钛）、盐酸、氨水酒精、硝酸银、有机酸。3．本实验的侧重点是对所用钛源（四氯化钛）提纯后的纯度分析。由XRD来分析样品的晶型与颗粒大小；由光催化实验来确定所制备纳米二氧化钛的催化性能，从而确定出最为合适的制备方法。最后对该制备方法进行差热分析，并对所制备的样品进行透射电镜分析，从而可以深入理解该方法最为优良的原因三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施1.有机酸的选取及其浓度的确定是比较关键的一项，在这里我初步将其定为甲酸，而对于浓度的选取还需在试验中进一步完善2、四氯化钛被氧化。在隔绝空气的条件下将四氯化钛加到盐酸溶液中，可以采用注射器抽取四氯化钛溶液加到盐酸中。3、四氯化钛与盐酸的混合液pH控制不合理。采用不同的碱性试剂来调节。如用氢氧化钠、氨水、碳酸钠或有机碱性试剂。4、得到的氢氧化钛沉淀量较少或得不到沉淀。从新调节pH值，或改变陈化条件观察得到白色沉淀量的变化。5、得到的氢氧化钛沉淀过滤非常困难。采用不同的碱性试剂，或与碱性试剂反应时的温度或者搅拌速度。6、得到锐钛型型二氧化钛粉体不符合产品规格要求。调节控制煅烧温度，和与碱反应的温度，或者增加清洗过滤沉淀的次数。四、进度安排第一周：阅读文献确定实验思路，列出所用器皿和药品明细。第二周：撰写开题报告，翻译英文资料（不少于3000字）。第三~五周：根据实验思路分析资料，进行初步试验，对实验溶液进行配置和标定。第六~十周：制备锐钛型型纳米二氧化钛，对制备工艺和影响因素进行研究和调整。第十一周：准备论文所需要的材料，撰写毕业论文。第十二周：答辩。五、参考文献（1） 钛乙醇盐合成以其水解制备微分的研究，功能材料。, , 278-281（2） 纳米二氧化钛的制备及其表征，纳米技术与精密工程。, (2005), 19-21（3） 溶胶凝胶法合成多孔二氧化钛粉体及光催化性能的研究，化工技术和开发，, (2011), 13-15（4） 液相水解法制备纳米二氧化钛粉体及其工艺研究，应用化工，, (2007), 1-3（5） 相转移法制备二氧化钛粉体的工艺研究，沈阳工程学院院报，, (2012), 362-364（6）张立德,牟季美. 纳米材料和纳米结构[M] . 北京:科学出版社,2001六、指导教师意见指导教师签名：年 月 日
森态美TPX光触媒TPX系列产品是日本森态美窑业技术研究中心研究开发的在可视光条件下具有高性能分解反应的专利产品。在早期的光触媒TiO2水溶液的实际应用中发现，水溶液中的TiO2在与有机材的结合中会产生氧化分解反应，在一周左右会破坏基材并产生脱落，失去光触媒技术的应用效果，给消费者造成损失。于是现在，日本产业综合技术研究所，研制出新一代的高性能的TiO2光触媒水溶液，在二氧化钛纳米粒子表面加工上不具有活性反应的磷灰石等陶瓷成分，作为日本光触媒的高科技含量的核心技术。制造出混合型的复合二氧化钛光触媒水溶液，可以直接喷植在有机基材的表面，喷植在建筑物外壁有机涂料表面，其耐酸性，耐风化，防裂变，防褪色，温度越高其氧化分解反应越强，并具有永久性效果。在保持建筑物价值防污自洁，美化城市环境，净化大气污染方面得到了广泛的应用。
1、溶胶本身就是纳米材料均匀分散在液相里，即，第一步你通过前驱体制备的溶胶就是纳米级的，不过正常情况下都不是真正的二氧化钛，而是水合物；2、凝胶后，只是颗粒之间搭接，仍然是纳米级二氧化钛水合物；3、想得到二氧化钛，正常都需要至少400度的温度煅烧，但在助剂不合适的情况下，粒子之间被烧结，最终得到的不一定是纳米材料。4、希望对楼主有用。
一般来说，溶胶中的颗粒就是纳米级的，胶体嘛。溶胶凝胶（sol-gel）法一般不会改变颗粒的尺度的，所以依旧是纳米级。
使用传统硅胶会产生的问题：使用石墨膜的优势：a、发生硅油分离、污染周围器件 a、可靠性提高b、产生硅氧烷导致电子器件的接触不良 b、不会发生硅氧烷、不污染周围器件、环保石墨膜易于加工，便于安装。人工石墨膜以其高导热高可靠性、轻薄、易于加工、环保等优良特性广泛的应用于新能源、节能改造等重要新兴行业，如光伏逆变器、风力变流器、变频器，并且在LED等电力电子技术领域中有巨大的应用前景。当然，该类产品最广泛用于智能手机，如苹果手机、三星手机中。同时在笔记本、手持设备、通信基地站设备得到商业应用。(1)以天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨,并用热剥离成石墨烯,或者利用超声波分散剥离为氧化石墨烯,再化学还原成石墨烯。采用SEM、TEM、HRTEM、XRD和Raman系统考察石墨烯的形貌和结构等性能。(2)以石墨烯为基体,钛酸四丁酯为钛源,首先采用溶胶-水热法制备了二氧化钛/石墨烯纳米复合材料。利用XRD、SEM、TEM和Raman对二氧化钛/石墨烯纳米复合材料的晶体结构、颗粒形貌和化学组成进行了表征,结果显示合成的二氧化钛纳米晶为锐钛矿结构,结晶状况良好,二氧化钛和石墨烯复合效果较好。研究了纳米晶体的光催化性能,结果表明二氧化钛/石墨烯催化性能较高。(3)以氧化石墨烯为基体,醋酸锌为锌源,采用溶胶法制备了氧化锌/石墨烯纳米复合材料。结果显示合成的氧化锌纳米晶为六边纤锌矿结构,且是单晶结构,氧化锌和石墨烯复合效果比较理想。并研究了其光催化性能,结果表明石墨烯/氧化锌有较高的催化效率,测定了复合材料的荧光效应,讨论了石墨烯/氧化锌催化效率提高的机理。(4)以氧化石墨烯为基体,醋酸镉为镉源,硫脲为硫源,采用溶胶法制备了硫化镉/石墨烯纳米复合材料。结果显示合成的硫化镉纳米晶为结构,硫化镉和石墨烯复合效果很好。并研究了其光催化性能,结果表明复合材料有较高的催化效率。修饰电极能够推广应用于其它生物分子的测定中具体研究内容包括以下三个部分：1、采用氧化还原法合成石墨烯,制备石墨烯修饰电极检测DNA四个碱基,电化学研究发现,石墨烯修饰玻碳电极能够实现对DNA四个碱基的同时检测。将石墨烯与碳纳米管、β-环糊精复合,碳纳米管有效的降低了石墨烯的的聚集,研究了石墨烯/碳纳米管/β-环糊精修饰电极的电化学性能,可以用于鸟嘌呤核苷的高灵敏检测,该修饰电极能够推广应用于其它生物分子的测定中。2、将生物大分子单链DNA(ssDNA)与石墨烯功能化组装,制备的具有生物相容性的ssDNA-石墨烯复合材料在水溶液中能够长期保存不发生沉降,提高了石墨烯在水溶液中的稳定性。ssDNA-石墨烯复合材料比表面积大、生物相容性好,是优异的氧化还原酶固定化材料。将ssDNA-石墨烯复合材料固定葡萄糖氧化酶制备葡萄糖传感器,葡萄糖氧化酶实现了直接电化学并且保持生物活性,电子转移速率为,对葡萄糖检测具有较好的抗干扰性和稳定性。3、采用原位合成法制备石墨烯-四氧化三铁纳米复合材料,四氧化三铁增加了石墨烯在水中的分散性和稳定性,分别用磁铁和磁强计测试表明石墨烯-四氧化三铁纳米复合材料具有磁性。制备石墨烯-四氧化三铁修饰电极,电化学研究表明,石墨烯-四氧化三铁复合材料对过氧化氢具有催化作用,最低检测限为μmol·L-1,对抗坏血酸和尿酸具有抗干扰性。石墨烯-四氧化三铁纳米复合材料在电化学领域具有潜在的应用前景。
二氧化钛和氧化石墨烯复合物对可见光有没有响应紫外光普遍大于可见光。这个大概可以归因于紫外光波长短，能量较高。但影响光催化剂在紫外光和可见光下的光催化活性趋势, 可能的原因很多, 1) 如果紫外下的活性不如可见下的活性, 那可能是由于紫外下达到光过包和, 使催化剂分解等原因所致; 如果是紫外下活性大于可见活性, 那你可以从材料的吸光性能考虑.2) 如果催化剂在紫外和可见下都稳定, 而二者反应趋势不同,那 还得从催化剂结构、反应的微观机理去考虑。
导热石墨片是一种全新的导热散热材料，沿两个方均匀导热，屏蔽热源与组件的同时改进消费电子产品的性能。颜色一般是黑色，材质是天然石墨经过精致加工，导热系数在水平方向高达1500W/M-K。使用IC、CPU、MOS、LED、散热片、LCD-TV、笔记本电脑、通讯设备、无线交换机、DVD、手持设备等。
二氧化钛一种稳定的金属氧化物，因为具有很强的惰性，且具有很高的白度和遮盖力，所以高纯度的、有害金属元素含量低的二氧化钛可以做为食品添加剂使用。比如上海生产的二氧化钛白色素就是专门作为食品添加剂使用，一般用于木糖醇，果冻，糖果，面粉，鱼丸，饮料等！这个是通过国家质监局审批的，二氧化钛作为食品添加剂使用是没有问题的。你说的对人体有害我倒是需要好好为你解答一下，有些食品厂或者是化妆品厂使用工业级的二氧化钛来作为食品添加剂使用，其有害金属，譬如砷铅汞锑等是不达标的，所以这种的话肯定有害！
食品添加剂及食品安全摘要： 食品是指各种供人食用或者饮用的成品和原料，以及按照传统既是食品又是药品的物品，但不包括以治疗为目的的物品。食品添加剂是食品生产中的重要原料，因此本文将重点介绍食品添加剂的作用以及使用中存在的问题和对策并介绍我国食品安全现状及相应的问题。关键词： 食品添加剂 问题 对策 食品安全 现状随着人民生活水平的提高，生活节奏的加快，食品消费结构的变化，促进了我国食品工业的快速发展，要求食品方便化，多样化，营养化，风味化和高级化，为了达到这些要求就离不开食品添加剂（Food Additive）。一、食品添加剂（一）⒈ 定义：食品添加剂是指，为了改善食品品质和色香味以及防腐和加工工艺的需要而加入的食品中的天然或者化学合成物质。⒉分类：食品添加剂按其原料和生产方法可以分为化学合成添加剂和天然食品添加剂。一般说来除了化学合成的添加剂外，其余的都可以归为天然食品添加剂，主要来自植物，动物，酶法生产和微生物菌体生产。世界各地至今没有统一的食品添加剂分类标准，我国是按食品添加剂的主要功能分类的。可以分为21大类：酸度调节剂，着色剂，乳化剂，防腐剂，甜味剂，抗氧化剂等。⒊ 特点：品种繁多，销量大，变化迅速，日新月异。（二）主要品种介绍⒈ 防腐剂（Preservatives）防腐剂是抑制微生物活动，使食品在生产，运输，储藏和销售过程中减少因腐败而造成经济损失的添加剂。在我国允许使用的主要有山梨酸钾及其盐类，对羟基苯甲酸脂，丙酸及其盐类。⒉ 乳化剂食品乳化剂是食品加工中使互不相溶的液体（加油和水）形成稳定乳浊液的添加剂。在食品添加剂中乳化剂用量约占1/2，是食品工业中用量最大的添加剂。常用的是大豆磷脂和脂肪酸多元醇脂及其衍生物。⒊ 酸性调节剂为了得到色香味俱佳的食品，离不开食品调味剂。调味剂一般分为咸味剂，酸味剂，甜味机，香料，辣味剂，鲜味剂，清凉剂等。酸味剂也称酸性调节剂，在食品中添加酸味剂，可以给人爽快的刺激，起增进食欲的作用，并有一定的防腐作用。一般分为无机酸和有机酸。食品中常用的无机酸是磷酸，常用的有机酸有：醋酸，柠檬酸，酒酸，苹果酸，抗坏血酸，乳酸，葡萄糖酸等。柠檬酸是功能最多，用途最广的酸味剂。磷酸在饮料工业中可以代替柠檬酸和苹果酸，特别是不宜使用柠檬酸的非水果型饮料中作酸味剂且用量少价格低。⒋ 鲜味剂鲜味剂也称呈味剂或风味增加剂。主要是增强食品风味，使之呈现鲜味感的一些物质。味精是人们最常用的鲜味剂。主要成分是L-谷氨酸钠。⒌甜味剂甜味剂是指能赋予食品甜味的调味剂。常用的有糖精钠，甜蜜素，阿斯巴甜，安赛蜜等。价格便宜，等甜条件下，价格比蔗糖便宜，故应用广泛。⒍着色剂着色剂又称食用色素。在现代食品工业中是装点食品的重要添加剂。我国允许使用的食用合成色素均已列入GB2760-1996中，共有13个品种，它们是：苋菜红及苋菜红铝沉淀，日落黄，亮蓝等。1994年我国正式宣布中国食品添加剂发展方向是“天然，营养，多功能”。应此到目前为止，我国政府批准允许使用的60种食用着色剂中，有47种是天然色素。从上面的叙述中可以知道，食品添加剂在食品工业中占有的地位是多么地重要。但是近年来，国际，国内食品安全事件不断发展，引起了消费者的极大不安，我国的食品安全形式也不容乐观，对食品添加剂的管理和控制也应该更加严格。二、我国食品添加剂使用中存在的问题及对策（一）问题：在我国食品行业中存在一些严重的超范围，超限量等使用添加剂的问题。⒈ 超范围使用的品种主要是合成色素，防腐剂和甜味剂等品种。应用的食品主要是肉制品（合成色素，苯甲酸防腐剂），豆制品（苯甲酸防腐剂），炒货（石蜡，矿物油等），乳制品（山梨酸防腐剂，二氧化钛白色素，以纳他霉素作防霉剂），葡萄酒（合成色素及甜味素）。⒉ 超限量使用食品添加剂最突出在面粉处理剂，防腐剂和甜味剂⑴ 面粉中过氧化苯甲酰和溴甲酸使用严重。过氧化苯甲酰主要是起增白作用，溴甲酸主要是增筋作用，是氧化剂和面包改良剂。⑵ 甜味剂，防腐剂：在一些小企业生产的乳饮料，果汁饮料中尤其严重，有些企业产品中甚至全部使用甜味剂（主要是糖精钠和甜蜜素）或仅使用少部分白砂糖。这些产品主要消费对象为儿童，危害极大。① 蜜饯：蜜饯是有我国传统特色的小食品，蜜饯类滥用添加剂的现象十分严重，若管理不好，会造成“小食品，大危害”，其严重性是不容忽视的。（糖精钠，甜蜜素，人工合成色素，苯甲酸，山梨酸防腐剂）② 冷饮，果冻等：（糖精钠，甜蜜素）③ 酱腌菜：（苯甲酸钠防腐剂，糖精钠和甜蜜素）⒊ 标识不明确部分企业在使用食品添加剂特别是合成色素，防腐剂和甜味剂等品种时，故意在食品标签下不标注，损害了消费者的权益，特别是部分食品如蜜饯，冷饮，果冻，酱腌菜，乳制品等。（一） 原因及对策之所以会出现食品添加剂滥用，是由于我国在这方面的法律法规不健全，处罚乏力；政府监督覆盖还存在薄弱面；企业主的法律意识薄弱，道德诚信淡漠；企业管理混乱，技术低下；企业主见利忘义，偷梁换柱等。为了保证食品质量和安全，我国已正式实施食品质量安全准入制度（QS标志）。这对于加强从源头管理，规范市场将起到很大的作用，也将对合法使用食品添加剂起到促进作用。针对食品添加剂使用中暴露的问题和产生的原因，建议采取以下措施：⒈ 完善立法，加大惩罚力度，保证我国食品安全。⒉ 完善食品添加剂管理法规和标准体系，建立现代化信息平台。⒊ 加强对中小城市，问题食品的质量监督，加强舆论监督。⒋ 加强检验方法的研究和普及，开展危险性评估。⒌ 加强对食品添加剂相关法规的宣传，科学知识的普及。⒍ 加强对食品行业，特别是传统食品行业健康发展的指导。“民以食为天”，随着都市化进程加快，生态平衡系统的逐年破坏，尤其是环境卫生和人类环境恶化，加之食品和水供应减少和其他人为因素，食品安全的形式已经变得非常严峻。山西1998年假酒事件；2001年瘦肉精事件；2005年苏丹红事件等，让人们再次意识到了加强食品安全的重要意义。三、食品安全问题现状分析⒈ 农药污染常见的是有机氯农药和有机磷农药污染。有机氯农药是中国最早大规模使用的农药。近年来的调查检验结果表明，有机氯农药在各类食品中的残留正在逐步降低和消除，但在许多食品中的残留依然存在。中国食品中有机氯农药残留水平，虽然较70 年代有了明显的下降，但仍远高于世界发达国家。这是由于有机氯农药性质稳定，不易降解和其高脂溶性，其影响至今尚未完全消除。有机磷农药由于其防治对象多，应用范围广，在环境中降解快，残毒低等特点，是中国目前使用量最大的农药。由于农民缺乏对农药残留特性和规律的认识，在某些农作物上使用禁用农药是造成食品中农药污染的根本原因。⒉ 环境污染环境污染对人类健康最突出的影响表现在由环境污染引起的食品污染对人类健康的威胁。我国环境污染相当严重。据1998 年中国质量公报，我国七大水系、湖泊、水库、部地区地下水和近岸海域已受到不同程度的污染，在污染水体中生长的生物：水藻、鱼虾、贝、蟹等被污染后， 有害物质通过食物链的富集、浓缩，最后到达食物链的顶端——人体，从而引起人类的急性或慢性中毒，甚至祸害子孙后代。⒊ 兽药及饲料添加剂造成的动物性食品污染随着集约化畜牧业的发展，兽药的作用范围也在扩大，有的药物如抗生素、磺胺药、激素等广泛使用。从而 使动物性食品中兽药的残留问题越来越严重。⒋ 食品添加剂污染长期(或超量)使用食品添加剂，会给人产带来危害。其主要表现在：致癌、产生遗传毒性和在人体中残留，破坏新陈代谢等。⒌ 假冒伪劣食品中的危害物假冒伪劣食品、假酒、假农药等，近年来不断发生大规模的使人触目惊心的中毒事件。例如：1998 年江西赣州发生的食用工业猪肉中毒事件及山西朔州发生的毒酒事件，均有数百名群众中毒，震惊全国。据国家卫生部透露，仅1 9 9 8 年1 月至10 月，卫生部共收到食物中毒报告48 起，中毒人数53133 人，其中死亡83 人。⒍ 病原微生物及寄生虫污染致病微生物是导致食品安全的最大问题，其危害居食源性疾病之首。据2000 年卫生部收到的食品中毒事件报告，细菌性食物中毒人数最多，占食物中毒人数的。有害生物体来源非常广泛，首先来自于生物链的源头——种养殖业。种植业中有机肥的搜集、堆制、施用如忽视严格的卫生管理将会使病原菌、寄生虫及虫卵进入农田环境、养殖场及水体，进而进入人类食物链。沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、致病性大肠杆菌、李斯特杆菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌、耐热耐酸菌、许多霉菌及其毒素污染以及弓形虫、旋毛虫、寄生虫虫卵等污染食品均可造成严重的食品安全隐患。中国入世后的食品安全形势相当严峻。为此，尽快地建立健全我国食品安全评价与检品生产或供应厂商把以终产品检验为主的安全控制意识转变为测体系，建立国际共同关注的食品污染物残留快速检测方法和全程控制的新的安全控制理念，从而确保食品安全，与国际监控体系以及食品安全工作网络，制订与国际接轨的各项标管理体系和认证体系接轨。准，是目前我国食品安全工作的当务之急。具体应从以下几个方面研究和实施。①加强政府对食品安全监管力度②化学危害因子安全检测方法的建立和规范化③生物危害因子安全检测方法的建立和规范化④安全监控体系的建立和制度化⑤安全评价方法的建立和标准化⑥安全限量的制订和标准化⑦食品安全法规制定和保障体系建立参考书目：1.《食品科技》2003. Vol24. —《食品添加剂使用中存在的问题及对策》 于江虹2.《食品科技》2004. Vol25. —《食用着色剂发展趋势》 阎炳宗3.《食品科学》2003. Vol24. —《食品风险分析及防范措施》 张胜帮4.《食品科学》2005. Vol26. —《我国食品安全问题产生的原因及对策》 张新联
二氧化钛在食品中的作用
二氧化钛在食品中的作用，我们都明白一个道理，身体是革命的本钱，由此看出没有一个健康的身体，一切都是空谈，所以要有健全的体魄与饱满的精神，把健康放在第一位。以下分享二氧化钛在食品中的作用。
二氧化钛在生活中是很常见的食品添加剂，一般情况下，二氧化钛的数量不超过食物重量的1%，少量的二氧化钛对人体是没有危害的，不会对身体造成影响的。在食品中应用于凉果类、果冻、油炸食品、可可制品、巧克力、巧克力制品、硬制糖果、抛光糖果、胶基糖果、膨化食品、糖果巧克力制品包衣、蛋黄酱、沙拉酱、果酱、固体饮料、魔芋凝胶食品等。
二氧化钛在食品中的作用
1、用于食品增白，用在食品中是一种食品色素添加剂,用于食品调色，主要作用提高食品的光泽度和白度。用于凉果类、果冻、油炸食品、可可制品、巧克力、巧克力制品等。
2、其分散性好，沉淀少，白度和纯度极高，用于无甜味剂型、浓缩型、沙拉酱、面粉改良剂、馒头粉改良剂、沙拉酱、胶囊、水产品等的增白和着色。
3、主要与有机酸反应产生气体使食物蓬松，适用于包括面粉和面制品中。
4、保证各批次食品的均匀性,而且还能改善食品的色泽及外观,对紫外线起屏蔽作用,产品主要用于糖果胞衣(胶体软糖、奶糖、巧克力及胞衣、果冻布丁)、非碳酸饮料混浊剂、膨化食品、油炸食品、口香糖、固体饮料。
关于二氧化钛你知道多少
二氧化钛是一种白色固体或粉末状物质的两性氧化物，具有白度好、着色力强、遮盖力强、无毒无污染、化学稳定性强等优点，被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料，被广泛应用于涂料、化纤、化妆品、造纸、印刷油墨、塑料、橡胶、食品等工业中。它的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
同时，二氧化钛有较好的紫外线掩蔽作用，常作为防晒剂掺入纺织纤维中，超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。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。二氧化钛一般分锐钛矿型（Anatase，简称A型）和金红石型（Rutile，简称R型），下面就简单介绍下二氧化钛在这些行业的`作用。
1、电池行业
二氧化钛可用于生产染料敏化太阳能电池，在二氧化钛电极表面添加纳米金、银、铂等贵金属粒子、非金属离子、过渡金属配合物等可以提高二氧化钛的光电转换效率。二氧化钛还可作为钙钛矿太阳能电池的电子缓冲层材料，以及锂离子电池、钠离子电池的负极材料等。
2、制氢
水分子中的氢氧键键能较大，分解水时需要较大的能量，二氧化钛光催化材料可以降低水分解时的活化能，使反应温和。
3、化妆品行业
二氧化钛可以吸收、反射、散射紫外线，起到防紫外线照射的作用，纳米二氧化钛本身极性强、易团聚、比表面能大，影响了实际应用效果，通常会对纳米二氧化钛进行表面改性后再在化妆品领域使用。
4、油墨工业
钛白粉耐光、耐热、耐候、疏水，且折射率高、粒度小而均匀、白度和光扩散性好、着色力和遮盖力强、物理化学稳定性好，已成为油墨制造中不可缺少的白色颜料，也是调配众多中间色油墨产品的必用原料。含有钛白粉的油墨易分散、耐久不变色、表面润湿性好，在水性油墨中加入颜料级二氧化钛可使油墨着色强、易分散、耐久不变色。
5、造纸工业
使用钛白粉的纸张白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透，纳米二氧化钛应用在造纸工业中可使纸张色彩亮丽、抗紫外线、稳定不易泛黄。
6、颜料涂料
颜料级钛白粉无毒、白度好、折射率高、消色力强、遮盖力大、分散性好、物理化学性质稳定，且具有优良的光学、电学性能。钛白粉作为颜料在工业生产中可以起到增色、提亮、提高产品品质等作用。粒径在200~400nm之间的颜料级钛白粉不仅具有静电屏蔽、紫外线屏蔽、耐磨耐刮伤等性能，还可提高涂料的附着力，防止涂料流挂。
7、纺织化纤
在化纤中使用锐钛型钛白粉可起到消光的作用，二氧化钛折射率较高，将0、2%~0、5%的二氧化钛加入到合成纤维能够达到很好的消光效果。
8、塑料工业
钛白粉应用于塑料制品时具有高遮盖力、高消色力和其他颜料性能，还可提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品免受紫外光侵袭，改善塑料制品的机械性能和电性能。几乎所有的热固性和热塑性塑料都会使用钛白粉，它既可以与树脂干粉混合，也可以与含增塑剂的液体混合。
9、橡胶工业
钛白粉在橡胶工业中既可用作着色剂，又可以起到补强、填充、防老化和耐酸碱的作用。在白色和浅色橡胶制品中加入钛白粉，可使制成品耐酸碱、不开裂、不褪色，提高制品强度和伸展率、延缓老化。
10、食品医疗
纳米二氧化钛在食品工业生产中作为食品包装材料可以提高食品贮藏品质，有利于食品保鲜。二氧化钛光催化材料可以破坏细菌的细胞壁和细胞膜，起到杀菌消毒的作用。纳米二氧化钛能够分解病原菌和内毒素，在医院病房、手术室等场所使用二氧化钛光催化抗菌建材，能够在室温条件下降解固体表面和液体中的内毒素。在光照下，二氧化钛对宫颈癌细胞有明显的杀灭作用。
11、电子工业
由于电子陶瓷材料用钛白粉要求纯度高、杂质少、颗粒细、比表面积大、高抗还原性、高介电常数和电阻，因此，电子工业用的通常是电容器用或试剂用钛白粉。
随着人们生活水平的提高和国际竞争的加剧，安全、高效防晒型化妆品的研究、开发力度将逐步加大。现今，发达国家的防晒型化妆品市场已显现出强大的生命力。1999-2000年，美国的年销售额已分别达7、37、7、65亿美元
英国达2、45、2、70亿美元，而且近年来分别以20%、10%以上的速度增长，其中纳米二氧化钛的用量也逐年大幅度增长。日本抗紫外化妆品中纳米二氧化钛的年需求量在1000t以上，纺织、塑料、橡胶制品中的用量更大。
从防晒化妆品的发展趋势来看，一是无机防晒剂代替有机防晒剂，二是仿生防晒。后者成本较大，现今难以推广，前者价格适中，且防晒性能优越，因而被普遍看好。尤其是纳米二氧化钛，由于具有较为优越的性能和应用前景，因而发展势头和市场潜力较好。
食品级钛白粉，又称食用二氧化钛，俗称白色素，也作为食品增白剂使用，无毒、无味、呈白色粉末状。食品级二氧化钛是食品增白剂中增白效果最好的一种，正因为这一特性，食品级钛白粉常被应用于医药、食品和化妆品领域。
虽然食品级二氧化钛作为一种添加剂被认为是无毒的，但有实验证明，长期摄取可能会损害人体小肠细胞吸收营养物质和抵抗病菌的能力。下面来看详细知识介绍。
什么是 食品级钛白粉
食品级钛白粉，俗称二氧化钛，又叫白色素。食品级二氧化钛是食品增白剂中增白效果最好的一种。广泛用于果冻、胶囊、糖果、饮料、乳制品、面粉、魔芋粉等食品中。
我国GB2760-2014规定将食品级二氧化钛作为着色剂使用。美国FDA认为它是安全的，它常被添加到牙膏、巧克力中来增加质感，或用在甜甜圈、脱脂奶等食品中，让它们看起来色泽更明亮诱人。此外，它还被作为白色颜料广泛应用于涂料、纸张和塑料中，也被添加到防晒膏中用于抵御紫外线。
食品级二氧化钛有什么 用途
1、医药行业
药物制剂中，可作为白色着色剂制备薄膜包衣混悬液，糖包衣和明胶胶囊剂，也可与其它着色剂混合使用，应用于皮肤用制剂，也可取代淀粉用做药物的赋型剂。
2、食品行业
用于糖果包衣，凉果，果冻，口香糖，无甜味剂型固体饮料和浓缩型固体饮料中，含乳饮料，膨化食品。蜜饯（话化类），果酱，沙拉酱，蛋黄酱等需要增白的食品中。
3、化妆品行业
粉底，粉饼，防晒霜，眼影，口红，唇膏，牙膏，爽身粉，痱子粉，膏霜，白色香皂。
食品级二氧化钛有害吗
二氧化钛这种常见的食品添加剂虽然被认为无毒，但长期摄取它也可能会损害人体小肠细胞吸收营养物质和抵抗病菌的能力。
美国宾厄姆顿大学等机构的研究人员在新一期学术刊物《纳米影响》上发表报告说，他们利用实验室中培养的小肠细胞，模拟了直径约30纳米的二氧化钛微粒对肠道的影响。比如在4小时里让肠道细胞接触相当于1顿饭食物中所含二氧化钛微粒的量，以模拟急性接触的情况；还在5天里让肠道细胞接触相当于3顿饭食物中所含二氧化钛微粒的量，以模拟慢性接触的情况。
结果发现，急性接触不会引发什么变化，但慢性长期接触会造成小肠细胞表面微绒毛上的凸起物减少，从而损害消化系统的抗菌屏障，降低消化速度，并影响对铁、锌、脂肪酸等营养物质的吸收，此外发炎指征也有所增加。
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二氧化钛可以用作食品添加剂，合规的使用是无害的。
食用二氧化钛俗称白色素，是食品级二氧化钛的简称。它是较高分性非包膜处理的锐钛型二氧化钛，也称作食品级钛白粉，或者医药级钛白粉，作为着色剂和食品增白剂使用，无毒、无味、白色粉末状，有时候为了方便分散，也制成液体状，广泛应用于制药，食品和化妆品行业中。
在食品中，用于糖果包衣，凉果，果冻，口香糖，无甜味剂型固体饮料和浓缩型固体饮料中，含乳饮料，膨化食品。蜜饯（话化类），果酱，沙拉酱，蛋黄酱等需要增白的食品中。
美国食品药品管理局规定二氧化钛可以作为所有的食品白色素，最大的使用量为1g/kg Sec. 二氧化钛。色素添加剂二氧化钛可以安全用于一般着色食品中，服从下列规定：
（1） 二氧化钛的数量不超过食物重量的1%。
（2） 按照法令的401条所公布的特殊标准，不得使用的着色食品，除非有类似的标准允许添加色素。
（3）对于着色食品，食用的色素添加剂二氧化钛可以含有适当的稀释剂，作为安全的色素添加剂，如下：二氧化硅，作为分散助剂，含量不超过2%。
参考资料来源：百度百科-食用二氧化钛
参考资料来源：百度百科-二氧化钛
发1篇 氮氟掺杂二氧化钛光催化微囊藻毒素 （如有需要可以帮翻译一部分 此类文章在线翻译一般不准) 还有部分无法发出，把邮箱留下，我发给你。题目：Visible light-activated N-F-codoped TiO2 nanoparticles for the photocatalytic degradation of microcystin-LR in water正文：1. IntroductionThe development of nanotechnology for the synthesis ofnanomaterials is providing unprecedented opportunities to dealwith emerging environmental problems associated with watercontamination along with worldwide energy-related concerns [1].Currently, advanced oxidation technologies (AOTs) and nanotechnologies(AONs) have been extensively investigated for thedestruction of toxic and recalcitrant organic compounds andinactivation of microorganisms in water and air [2–12]. Titaniumdioxide (TiO2), a well-known semiconductor with photocatalyticproperties, is a widely used AON for water and air remediation [6–10]. It has proven to be highly effective in the nonselectivedegradation of organic contaminants due to high decompositionand mineralization rates. However, conventional TiO2 requiresultraviolet (UV) radiation (l < 400 nm) to overcome its wide bandgap energy ( eV for anatase phase) for photocatalyticactivation [4,11]. This is a technological limitation when aimingat implementation of large scale sustainable technologies withrenewable energy sources such as solar light, since UV radiationaccounts only for 5% of the total solar spectrum compared to thevisible region (45%) [12,13]. Several attempts have been directedtowards the development of modified TiO2 with visible lightresponse by dye sensitization, metal (Fe, Co, Ag) [14,15] andnonmental (N, F, C, S) [4,16–23] doping of the catalyst to reduceTiO2 band gab energy requirements for photocatalytic some metal doping approaches, the resulting visible lightphotocatalytic activity has some drawbacks including increase inthe carrier-recombination centers (electron–hole pair speciesgenerated after photo-excitation of the catalyst) and low thermalstability of the modified material [14]. Moreover, metal leachingand possible toxicity diminish the potential of employing metaldopedTiO2 for drinking and wastewater treatment applications. Amore successful approach involves nonmetal doping of doping of TiO2 for visible-light driven photocatalysisrevealed band gap narrowing from the mixing of nitrogen 2pstates with oxygen 2p states on the top of the valence band atsubstitutional lattice sites in the form of nitride (Ti–N) oroxynitride (Ti–O–N). A different arrangement is the formation ofoxyanion species at the interstitial lattice sites creating localizedintergap states [24]. Both configurations make it possible to shiftthe optical absorption towards visible light, thus, allowingphotocatalytic activity in the visible region [11,22,23]. Fluorinedoping is also effective to induce modifications of the electronicstructure of TiO2 by the creation of surface oxygen vacancies due tocharge compensation between F and Ti4+ but without producing asignificant change in the optical absorption of TiO2 [21]. Moreover,codoping of TiO2 with nitrogen and fluorine has demonstrated highphotocatalytic activity in the visible region with beneficial effectsinduced by both dopants [25–27]. Huang et al. confirmed strongvisible-light absorption and high photocatalytic activity of N-FTiO2for p-chlorophenol and Rhodamine B degradation undervisible light irradiation [26]. Xie et al. effectively decomposedmethyl orange with visible light-induced N-F-TiO2 photocatalyst[27]. Both attributed their findings to the synergistic effect ofnitrogen and fluorine addition to nonmetal doping, structural properties of TiO2 areof significant importance to enhance its physicochemical propertiesand photocatalytic response. For instance, the use of self-assemblysurfactant-based sol–gel methods has been reported as an effectiveapproach to tailor-design the structural properties of TiO2 nanoparticlesand films from molecular precursors [6,8–10]. Thehydrocarbon surfactant is used as pore directing agent and tocontrol the hydrolysis and condensation rates of the titaniumprecursor in the sol formulation. This method has the capacity toyieldtailor-designedTiO2withhighsurface area,highporosity, smallcrystal size with narrow pore size distribution and high photocatalyticactivity under UV [8–10] and visible light irradiation [4].One of the aims of this work is to develop highly efficient N-FcodopedTiO2 nanoparticles with enhanced structural propertiesand high photocatalytic activity under visible light irradiationusing a novel sol–gel route employing a nonionic fluorosurfactantas pore directing agent and fluorine dopant and ethylenediamineas nitrogen source. Fluorosurfactants or fluorinated surfactants,have been used mainly as antistatic, antifogging and wettingagents, and paint coating additives [28]. Only recent studies havefocused on the use of fluorinated surfactants as pore template formesoporous silica materials [29–32], signifying a great potentialfor novel ceramic second aim of this work is to focus on the application ofsuch nanoparticles in engineered water treatment processes forthe destruction of environmental contaminants of worldwideconcern. Drinking water treatment plants are facing moreprevalent occurrence of cyanobacterial harmful algae blooms(Cyano-HABs) and the release of their toxins in their water toxins are considered a serious health risk due to their highsolubility in water, toxicity (., hepatotoxicity, neurotoxicity, andcarcinogenicity) and chemical stability. Among them, microcystin-LR (MC-LR) is one of the most commonly found cyanotoxins inCyano-HABs and the most toxic derivative of the group ofmicrocystins [33]. Conventional TiO2 has been proven to beeffective in the treatment of MC-LR under UV radiation [34,35].Recent work demonstrated high degradation rates of MC-LR withnitrogen-doped TiO2 nanoparticles [4]. In this study, we presentresults on the destruction of MC-LR with N-F-TiO2 nanoparticlesunder visible light . . Synthesis of visible light-activated TiO2 nanoparticlesTo prepare the modified sol–gel solution, a nonionic fluorosurfactant(Zonyl FS-300 (FS), 50% solids in H2O, RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH; Rf = F(CF2CF2)y where x = 14 and y = 3, Fluka), acting asboth pore directing agent and fluorine source, dissolved inisopropanol (i-PrOH), was used. Acetic acid (Fisher) was addedto maintain a low pH (). Before adding the titania precursor,anhydrous ethylenediamine (EDA, Fisher) was added in thesolution as nitrogen source. Then, titanium(IV) isopropoxide (TTIP,97%, Aldrich) was added dropwise under vigorous stirring andmore acetic acid was added for peptidization. The final sol obtainedwas transparent, homogeneous and stable after stirred overnightat room temperature. Afterwards, the sol was dried at roomtemperature for 24 h and then calcined in a multi-segmentprogrammable furnace (Paragon HT-22-D, Thermcraft) wherethe temperature was increased at a ramp rate of 60 8C/h to 100 8Cand maintained for 1 h. Then it was increased up to 400 8C underthe same ramp rate, maintained for 2 h and cooled down naturallyto finally obtain a yellowish powder. The FS:i-PrOH:aceticacid:EDA:TTIP molar ratio employed in the sol–gel for thepreparation of the denoted Particle 1 was , the i-PrOH/EDA molar ratio was and 14 forParticles 2, and 3, respectively. Nitrogen-doped TiO2 (Particle 4)and fluorine-doped TiO2 (Particle 5) where synthesized without FSand EDA, respectively, maintaining the same final volume by theaddition of more isopropanol. Reference TiO2 was synthesizedusing the same procedure but without the addition of nitrogen andfluorine sources. The synthesized nanoparticles were comparedwith Kronos vlp 7000, a commercially available visible lightactivatedTiO2 photocatalyst (Kronos International Inc., D-51373).. Characterization of synthesized TiO2An X-ray diffraction (XRD) analysis was performed with aKristalloflex D500 diffractometer (Siemens) using Cu Ka(l = ˚ ) radiation, to study the crystal structure andcrystallinity of the TiO2 nanoparticles. The Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area, pore volume, porosity, Barret–Joyner–Halenda (BJH) pore size and distribution (based on nitrogenadsorption and desorption isotherms) were determined by Tristar300 (Micromeritics) porosimeter analyzer. The samples werepurged with nitrogen gas for 2 h at 150 8C using Flow prep 060(Micromeritics). A high resolution-transmission electron microscope(HR-TEM) with field emission gun at 200 kV was employedto obtain crystal size and crystal structure at the nanoscale. Thesamples in ethanol were dispersed using an ultrasonicator (2510RDH,Bransonic) for 15 min and fixed on a carbon-coated copper grid(LC200-Cu, EMS). The particle morphology was characterized by anenvironmental scanning electron microscope (ESEM, Philips XL 30ESEM-FEG) at an accelerating voltage of 30 kV. The point of zerocharge (PZC) was measured using a Zetasizer (Malvern Instruments).The fine elemental composition and electronic structurewas determined with an X-ray photoelectron spectroscope (XPS,PerkinElmer Model 5300) with Mg Ka X-rays at a takeoff angle of458 and vacuum pressure of 108 to 109 Torr. The bindingenergies were calibrated with respect to C1s core level peak eV. To investigate the optical band gap of the synthesizedTiO2 nanoparticles, the UV–vis absorption spectra were obtainedwith a UV–vis spectrophotometer (Shimadzu 2501 PC) mountedwith an integrating sphere accessory (ISR1200) using BaSO4 asreference . Photocatalytic evaluation with microcystin-LR under visible lightThe photocatalytic activity of the synthesized TiO2 nanoparticleswas evaluated for the degradation of MC-LR. A borosilicatevessel (. cm) was employed as photocatalytic reactor. Anaqueous solution, previously adjusted at the desired pH withH2SO4 or NaOH without any buffer, was spiked with an aliquot ofMC-LR standard (Calbiochem Cat #. 475815) to achieve an initialconcentration of mg/L. A solution with TiO2 nanoparticleswas dispersed using an ultrasonicator (2510R-DH, Bransonic) for 24 hand transferred to the reactor containing MC-LR for a final volumesolution of 10 ml. The reactor was completely sealed and mixed tominimize mass transfer limitations. Two 15W fluorescent lamps(Cole-Parmer) mounted with UV block filter (UV420, Opticology) toeliminate spectral range below 420 nm were employed to irradiatethe reactors. The intensity of the radiation was below the detectionlimit when employing an IL 1700 radiometer (International Light)with a 365 nm sensor. The light intensity was determined using abroadband radiant power meter (Newport Corporation) for a totalvisible light intensity of 105Wcm2. During irradiation, a fanwas positioned near the reactor to cool it down. Sampling was done atspecific periods of time and the samples were quenched withmethanol to stop any further reaction, filtered (L815, Whatman) toremove the suspended nanoparticles, transferred to ml glassinserts and placed in sample vials. MC-LR samples were analyzed byliquid chromatography (LC, Agilent Series 1100) equipped with aphotodiode array detector set at 238 nm under isocratic conditions:60% (v/v) of trifluoroacetic acid (TFA) in MilliQ water and 40%(v/v) of TFA in acetonitrile with a flow rate of 1 ml/ column employed was a C18 Discovery (Supelco) column( mm 150 mm, 3 mm particle size) kept at 40 8C with aninjection volume of 50 ml [7]. The handling of the toxin must bedone with extreme care since it is highly toxic and irritant if , all the experiments were conducted in an AdvanceSterilchemgard III Class II biological safety cabinet (Baker Company,Sanford, ME) with full exhaust.
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硅单晶原子纳米扫描隧道显微镜影象单个细菌用肉眼是根本看不到的，用显微镜测直径大约是五微米。举个例子来说，假设一根头发的直径是毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。也就是说，一纳米大约就是毫米.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至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术的发展带动了与纳米相关的很多新兴学科。有纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等。全世界的科学家都知道纳米技术对科技发展的重要性，所以世界各国都不惜重金发展纳米技术，力图抢占纳米科技领域的战略高地。我国于1991年召开纳米科技发展战略研讨会，制定了发展战略对策。十多年来，我国纳米材料和纳米结构研究取得了引人注目的成就。目前，我国在纳米材料学领域取得的成就高过世界上任何一个国家，充分证明了我国在纳米技术领域占有举足轻重的地位。纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 对于固体粉末或纤维，当其有一维尺寸小于100nm，即达到纳米尺寸，即可称为所谓纳米材料，对于理想球状颗粒，当比表面积大于60m2/g时，其直径将小于100nm，即达到纳米尺寸。[编辑本段]纳米技术的含义 所谓纳米技术，是指在纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米 纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。 纳米技术（纳米科技nanotechnology） 纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。 从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。 所谓纳米技术，是指在纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。 纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。 虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究。[编辑本段]纳米电子器件的特点. 以纳米技术制造的电子器件，其性能大大优于传统的电子器件： . 工作速度快，纳米电子器件的工作速度是硅器件的1000倍，因而可使产品性能大幅度提高。功耗低，纳米电子器件的功耗仅为硅器件的1/1000。信息存储量大，在一张不足巴掌大的5英寸光盘上，至少可以存储30个北京图书馆的全部藏书。体积小、重量轻，可使各类电子产品体积和重量大为减小。纳米材料“脾气怪” 纳米金属颗粒易燃易爆 几个纳米技术纳米的金属铜颗粒或金属铝颗粒，一遇到空气就会产生激烈的燃烧，发生爆炸。因此，纳米金属颗粒的粉体可用来做成烈性炸药，做成火箭的固体燃料可产生更大的推力。用纳米金属颗粒粉体做催化剂，可以加快化学反应速率，大大提高化工合成的产出率。 纳米金属块体耐压耐拉 将金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，强度比一般金属高十几倍，又可拉伸几十倍。用来制造飞机、汽车、轮船，重量可减小到原来的十分之一。 纳米陶瓷刚柔并济 用纳米陶瓷颗粒粉末制成的纳米陶瓷具有塑性，为陶瓷业带来了一场革命。将纳米陶瓷应用到发动机上，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高。 纳米氧化物材料五颜六色 纳米氧化物颗粒在光的照射下或在电场作用下能迅速改变颜色。用它做士兵防护激光枪的眼镜再好不过了。将纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下，会变得更加绚丽多彩。 纳米半导体材料法力无边 纳米半导体材料可以发出各种颜色的光，可以做成小型的激光光源，还可将吸收的太阳光中的光能变成电能。用它制成的太阳能汽车、太阳能住宅有巨大的环保价值。用纳米半导体做成的各种传感器，可以灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，在监控汽车尾气和保护大气环境上将得到广泛应用。 纳米药物治病救人 把药物与磁性纳米颗粒相结合，服用后，这些纳米药物颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动。再在人体外部施加磁场加以导引，使药物集中到患病的组织中，药物治疗的效果会大大提高。还可利用纳米药物颗粒定向阻断毛细血管，“饿”死癌细胞。纳米颗粒还可用于人体的细胞分离，也可以用来携带DNA治疗基因缺陷症。目前已经用磁性纳米颗粒成功地分离了动物的癌细胞和正常细胞，在治疗人的骨髓疾病的临床实验上获得成功，前途不可限量。 纳米卫星将飞向天空 在纳米尺寸的世界中按照人们的意愿，自由地剪裁、构筑材料，这一技术被称为纳米加工技术。纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起，它既具有芯片的功能，又可探测到电磁波(包括可见光、红外线和紫外线等)信号，同时还能完成电脑的指令，这就是纳米集成器件。将这种集成器件应用在卫星上，可以使卫星的重量、体积大大减小，发射更容易，成本也更便宜。纳米技术走入百姓生活 9月27日，中国科学院化学所的专家宣布研制成功新型纳米材料———超双疏性界面材料。这种材料具有超疏水性及超疏油性，制成纺织品，不用洗涤，不染油污；用于建筑物表面，防雾、防霜，更免去了人工清洗。专家称：纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”。 随着科学家的一次次努力，“纳米”这个几年前对我们还十分生疏的字眼，眼下却频频出现在我们的视线。 纳米是一个长度单位，1纳米等于十亿分之一米，20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。90年代起，各国科学家纷纷投入一场“纳米战”：在至100纳米尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性。 中国当然不甘人后，1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。 1998年，清华大学范守善小组在国际上首次把氮化镓制成一维纳米晶体。同年，我国科学家成功制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为：“稻草变黄金———从四氯化碳制成金刚石。” 1999年，北京大学教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面，并组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。 中科院成会明博士领导的研究组合成出高质量的碳纳米材料，被认定为迄今为止“储氢纳米碳管研究”领域最令人信服的结果。 中科院物理所研究员解思深领导的研究组研制出世界上最细的碳纳米管———直径纳米，已十分接近碳纳米管的理论极限值纳米。这个研究小组，还成功地合成出世界上最长的碳纳米管，创造了“3毫米的世界之最”。 在主题为“纳米”的争夺战中，中国人频频露脸，尤其在碳纳米管合成以及高密度信息存储等领域，中国实力不容小觑。 科学界的努力，使“纳米”不再是冷冰冰的科学词语，它走出实验室，渗透到中国百姓的衣、食、住、行中。 居室环境日益讲究环保。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长，墙壁就会变得斑驳陆离。现在有了加入纳米技术的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有机挥发物极低，无毒无害无异味，有效解决了建筑物密封性增强所带来的有害气体不能尽快排出的问题。 人体长期受电磁波、紫外线照射，会导致各种发病率增多或影响正常生育。现在，加入纳米技术的高效防辐射服装———高科技电脑工作装和孕妇装问世了。科技人员将纳米大小的抗辐射物质掺入到纤维中，制成了可阻隔95%以上紫外线或电磁波辐射的“纳米服装”，而且不挥发、不溶水，持久保持防辐射能力。 同样，化纤布料制成的衣服因摩擦容易产生静电，在生产时加入少量的金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。 白色污染也遭遇到“纳米”的有力挑战。科学家将可降解的淀粉和不可降解的塑料通过特殊研制的设备粉碎至“纳米级”后，进行物理结合。用这种新型原料，可生产出100%降解的农用地膜、一次性餐具、各种包装袋等类似产品。农用地膜经4至5年的大田实验表明：70到90天内，淀粉完全降解为水和二氧化碳，塑料则变成对土壤和空气无害的细小颗粒，并在17个月内同样完全降解为水和二氧化碳。专家评价说，这是彻底解决白色污染的实质性突破。 从电视广播、书刊报章、互联网络，我们一点点认识了“纳米”，“纳米”也悄悄改变着我们。纳米精确新闻 1959年 理论物理学家理查·费伊曼在加州理工学院发表演讲，提出，组装原子或分子是可能的。 1981年 科学家发明研究纳米的重要工具———扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此可见。 1990年 首届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩举办，纳米技术形式诞生。 1991年 碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍，成为纳米技术研究的热点。 1993年 继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1999年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字。 1997年 美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，这种技术可用于研制速度和存储容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。同年，美国纽约大学科学发现，DNA可用于建造纳米层次上的机械装置。 1999年 巴西和美国科学家在进行碳纳米管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的“秤”，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。同年，美国科学家在单个分子上实现有机开关，证实在分子水平上可以发展电子和计算装置。 纳米花边新闻 倾听细菌游弋 美国加利福尼亚州Pasadena市的喷气飞机推进器实验室目前正在研制一种被称为“纳米麦克风”的微型扩音器，据《商业周刊》报道，这种微型传感器可以使科学家倾听到正在游弋的单个细菌的声音，以及细胞体液流动的声音。这种人造纳米麦克风由细微的碳管制成，正是因为构成物体积细小和灵敏度极高，这种麦克风才能够在受到非常小的压力作用下作出反应，使得对其进行监测的研究人员获得相关的声音信息。 利用这种新产品，科学家将可以对其他星球上是否存在生命进行探测，可以探测到生物体内单个细胞的生长发育。这一仪器研制项目已获得美国航空航天局（NASA）的批准，而且NASA还向上述实验室提供了必要的技术支持。[编辑本段]“纳米水”防强暴. 据《人民日报》报道，最近，广州一家公司宣称生产出一种用麦饭石和纳米特殊材料制作而成的“纳米珠”，只要把它放在水里，多脏的水也能喝。长期饮用“纳米水”，可抗疲劳，耐缺氧，甚至“增强女士防匪徒强暴的能力”。据了解，每盒纳米珠要300元，买齐整套设备（一台饮水机、一桶水和十盒纳米珠）则需3800元。76岁的何姓老人在推销员的百般说服下，不但相信纳米水的神奇疗效，还看中了纳米水的销售方式。老人背着家里人一共拿出22万元，买下75套纳米水机套装产品，然后等着每月2万元钱的分红。 广州市工商局东山分局经济检察中队在4月3日查处了该公司，其准备创造科技神话的纳米水根本没有科技鉴定说明，该公司的纳米水套装产品既无生产许可证，也没有产品合格证。光也能“吹动”物体 纳米世界，光也能“吹动”物体。当光照射在物体上，也会对物体产生作用力，就像风吹动帆一样。从儒勒·凡尔纳到阿瑟·C·克拉克，科幻作家们不止一次幻想过运用太阳光的作用力来推动“太阳帆”，驱动飞船在星际中航行。然而，在地球上，太阳光的作用力实在微乎其微，没有人能用阳光来移动一个物体。但是，在11月27日的《自然》杂志上，在美国耶鲁大学从事研究的中国学者发表文章，首次证实在纳米世界里，光真的可以驱动“机器”——由半导体做成的纳米机械。 这项研究，结合了相关图书两个最前沿的纳米科学领域，即纳米光子学和纳米力学。“在宏观尺度上，光的力实在太微弱，没有人能感觉到。但是在纳米尺度上，我们发现光具有相当可观的力，足以用来驱动像集成电路上的三极管一样大小的半导体机械装置。”领导此项研究的耶鲁大学电子工程系教授唐红星这样介绍。其实，此前光的力已经被物理学家和生物学家应用于一种叫做“光镊”的技术中，用来操控原子和微小的颗粒。“我们的研究则是把光集成在一块小小的芯片上，使它的强度增加数百万倍，从而用来操控纳米半导体器件。”这篇论文的第一作者、博士后研究员李墨进一步阐释说。 在耶鲁大学的实验室里，两位科学家和来自北京大学的研究生熊驰及合作者们一起，使用最先进的半导体制造技术，在硅芯片上铺设出一条条光的线路，称之为“光导”。当激光器发出的光被接入这样的芯片后，光就可以像电流在导线里一样，沿着铺好的光导线路“流”动。理论预测，在这样的结构中，光会对引导它的导线产生作用力。为了证实这样的预测，他们把一小段只有10微米长的光导悬空，让它可以像吉他弦般产生振动。如果光确实产生力并作用在它上面，那么当光的强度被调制到和光导的振动一致的频率时，共振就会产生。这样的共振就会在透射的光中产生同样频率的一个峰。这正是3位中国科学家经过半年多的实验和计算，最终在他们的测量仪器上看到的令人信服的现象。之后，他们通过大量实验证明，这个作用力的大小和理论预期非常一致。因为光的速度比电流要快得多，所以这种光产生的力预期可以以几十吉赫兹(GHz)的速度驱动纳米机械。 此项研究成果有望引领出新一代半导体芯片技术——用光来取代电。未来运用这种新技术，科学家和工程师们可以实现基于光学和量子原理的高速高效的计算和通信。[编辑本段]纳米探针在药物筛选中首获应用 英国伦敦纳米技术中心的研究人员研制出一种新型纳米探针，利用该纳米探针可以检测出某种抗生素药物是否能够与细菌结合，从而减弱或破坏细菌对人体的破坏能力，达到治疗疾病的目的。这是科学家第一次将纳米探针运用于药物筛选，相关试验的初步结果已经刊登在最新一期的《自然?纳米技术》杂志上。 人们在用抗生素治病的过程中，引起疾病的细菌很容易产生抗药性，从而使得抗生素失去药效。抗生素的作用原理是与致病细菌的细胞壁结合后破坏细胞壁的结构，使得致病细菌死亡，一旦产生抗药性，细菌的细胞壁结构发生改变，细胞壁变厚，抗生素无法与细胞壁结合。 研究人员在一排纳米探针上覆盖组成细菌细胞壁的蛋白质，一旦抗生素与细胞壁结合，探针的表面重量就会增加，这一表面压力会导致纳米探针发生弯曲。通过对万古霉素药物的研究发现，抗药性细菌的细胞壁硬度是非抗药性细菌的1000倍。所以通过纳米探针探测出各种药物对细菌细胞壁的结构改变，筛选出对致病细菌破坏力最大的抗生素。纳米探针的运动轨迹 纳米金属用途简介 钴（Co） 高密度磁记录材料。利用纳米钴粉记录密度高、矫顽力高（可达）、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。 磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。 吸波材料。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。 铜（Cu） 金属和非金属的表面导电涂层处理。纳米铝、铜、镍粉体有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。 高效催化剂。铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。 导电浆料。用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料，可大大降低成本。此技术可促进微电子工艺的进一步优化。 铁（Fe） 高性能磁记录材料。利用纳米铁粉的矫顽力高、饱和磁化强度大（可达1477km2/kg）、信噪比高和抗氧化性好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘的性能。 磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等领域。 吸波材料。金属纳米粉体对电磁波有特殊的吸收作用。铁、钴、氧化锌粉末及碳包金属粉末可作为军事用高性能毫米波隐形材料、可见光——红外线隐形材料和结构式隐形材料，以及手机辐射屏蔽材料。 导磁浆料。利用纳米铁粉的高饱和磁化强度和高磁导率的特性，可制成导磁浆料，用于精细磁头的粘结结构等。 纳米导向剂。一些纳米颗粒具有磁性，以其为载体制成导向剂，可使药物在外磁场的作用下聚集于体内的局部，从而对病理位置进行高浓度的药物治疗，特别适于癌症、结核等有固定病灶的疾病。 镍（Ni） 磁流体。用铁、钴、镍及其合金粉末生产的磁流体性能优异，广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。 高效催化剂。由于比表面巨大和高活性，纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。 高效助燃剂。将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃烧的稳定性。 导电浆料。电子浆料广泛应用于微电子工业中的布线、封装、连接等，对微电子器件的小型化起着重要作用。用镍、铜、铝纳米粉体制成的电子浆料性能优越，有利于线路进一步微细化。 高性能电极材料。用纳米镍粉辅加适当工艺，能制造出具有巨大表面积的电极，可大幅度提高放电效率。 活化烧结添加剂。纳米粉末由于表面积和表面原子所占比例都很大，所以具有高的能量状态，在较低温度下便有强的烧结能力，是一种有效的烧结添加剂，可大幅度降低粉末冶金产品和高温陶瓷产品的烧结温度。 金属和非金属的表面导电涂层处理。由于纳米铝、铜、镍有高活化表面，在无氧条件下可以在低于粉体熔点的温度实施涂层。此技术可应用于微电子器件的生产。 锌（Zn） 高效催化剂。锌及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂。
摘 要：自剑桥大学D J Fray等人发表以TiO2直接电解提取钛（即FFC法）的论文后，研究由氧化物直接电解制取钛成为热潮。根据国内外已发表的相关研究论文，结合相关的研究成果，对电解法制取钛的研究进展进行简要总结。 关键词：FFC法；OS法；USTB法；EMR/MSE法；PRP工艺 引言 钛具有密度小、比强度大（强度与密度之比）、耐腐蚀、无毒、温度适应范围广的优良性质，而且钛矿藏储量丰富，地壳中钛的含量约为，在结构金属中居第四位，仅次于铝、铁、镁，它是当代最具技术魅力的金属材料。但钛与氧的亲和力较强，两者之间不仅会生成化合物，而且还能形成多种固溶体。当钛中的氧、氮的含量只为百分之几时，即足以使钛合金变脆，所以工业中对钛的纯度要求很高，导致制备钛的工艺比较复杂，如何在现有技术的基础上发展一种提取钛的经济有效的方法成了国内外专家关注的焦点 1 FFC 法的研究进展 FFC法简介 英国剑桥大学科学家Fray等人提出了熔融盐电解TiO2制备金属钛的FFC法[1]。方法一经提出便引起世界钛冶金科研工作者的广泛关注[2]。FFC 方法采用直接电化学还原，在无水CaCl2融盐中电解TiO2得到海绵钛，此方法已在实验室取得成功。FFC法有着成本低、产品质量高、周期短应用范围广等特点，是一种清洁的绿色生产工艺。 FFC法工艺过程 FFC法具体工艺过程是：将TiO2粉末压制成形，烧结后作为融盐电解槽阴极，石墨作阳极，以CaCl2融盐作为电解质，置于钛或石墨坩埚中，在800℃～1000℃下进行电解，所加电压为～，当电流通过时，阴极TiO2电离出氧离子，发生还原反应；而在阳极上，发生氧化反应，氧元素与碳结合生成CO2在阳极区放出，金属钛则留在阴极，从而得到的金属钛，其组织结构与镁热法生产的粒状、多孔的海绵钛一样，整个工艺过程中不存在液态钛或离子态钛。 电解反应如下： 阴极还原反应：TiO2＋4e＝Ti＋2O2- 阳极氧化反应：2O2-－4e＝O2 总反应：TiO2＝Ti＋O2 电解简图如图1 所示： FFC法的优点： （1）工艺过程简单。原料和设备不需要什么特殊要求，流程短易操作。传统方法生产Ti时需要进行真空精练才能得到纯Ti；而采用FFC法生产，可以直接得到纯净的Ti，甚至用它可以直接生产出半成品的Ti产品[3]，缩短了生产周期。 （2）反应温度低，一般在800～1000℃。表1列出了一些金属单质和合金的传统制备方法[4]，这些方法大部分需要反应物在熔融态开始反应，其反应需要的温度较高。这不仅需要消耗很多的能量，而且高温对设备的要求也很严格，生产成本也会增加。 表1一些金属或合金的传统制备方法 合金应用传统制备方法 Nb3Sn，NbTi超导体熔融法，粉末冶金法 Nd-Fe-B，Sm-Co永磁体熔融法，粉末冶金法 Al，Mg，Be，Ni，Co结构合金熔融法 Ti，Ta，Co医学熔融法，粉末冶金法 Pt，Pd催化剂熔融法 （3）产物纯度高、杂质含量低，产品的形貌和粒度颗粒大小可以控制。如果能控制好电解时的工作电压以及电解时间，就可以使产物的氧含量降到很低，得到产品需要的形貌和颗粒大小。如FFC法制备的Ti产物氧含量仅为：200×10-6[5]。FFC法生产过程中可能污染产物的只有电解质熔盐CaCl2和NaCl，经过水洗可以将熔盐溶掉。 （4）生产成本低，原料易得，电解质廉价。电解所需要的CaCl2和NaCl熔盐廉价易得，而该工艺一般反应的温度低，也是降低成本的一个方面。而且该工艺可以省去铸造、机械加工等昂贵的加工工程，因此可以节省大量的生产成本。据报道，采用FFC法生产钛，其成本可以降低到仅为Kroll法的1 /2[3，6，7～9]。 （5）FFC法可以用于制备其它方法难以生产的金属或合金，如TiNi记忆形状合金。生产这种合金由于原料成分的配比和合金密度很难控制，不易生产。如果采用FFC法则简单多了，只要在制作阴极片时根据所需合金成分来配比原料中TiO2和NiO2的量，通过电解就可以获得事先要求成分的合金。又如W-Al合金，由于钨的熔点高于铝的沸点，所以采用传统方法制备极其困难，而利用FFC法制备这种合金就会变得很简单。 （6）FFC法被称为绿色环保工艺，而且可以实现连续化生产，不像Kroll法制备金属钛过程中出现的Cl2和TiCl4这些强腐蚀性的化学物质，是一种绿色环保工艺。 FFC法目前还存在一些需要解决的问题： （1）FFC法的电解脱氧机理还不是非常清楚，而且电解过程中的热力学和动力学问题需要进一步研究。要探讨影响电解工艺条件，以及在电解过程中如何控制这些条件使产物达到设计的要求。 （2）FFC法的电解脱氧过程效率很低，如采用FFC法电解一个几克的Nb2O5阴极片需要48h才能使其残余氧含量降低到3000×10-6[10]。如果进行较大规模的电解生产，要使产品中的氧含量降至较低的值，可能就需要更长的时间。所以如何提高电解效率，缩短电解时间是一个关键技术。 （3）在合金制备过程中，还有许多问题需要解决，比如合金中不同金属的脱氧、金属合金化，以及合金成分的均匀化等问题还需要进一步的研究。 （4）最关键的一点就是解决扩大化生产中遇到的问题。虽然工艺比较简单，设备操作方便，但是针对大规模生产能否重现实验室中理想的结果，以及如何生产出合格的产品，还需要更多的资金和人力去研究探索。 2 OS法 OS法简介 针对FFC法，日本Kyoto大学的One和Suzuki在2002年钛协会年会上首次提出了OS法[11]。其实质仍为CaCl2熔盐电解，是一种在CaCl2熔盐中钙热还原TiO2的工艺。 OS法工艺过程 其主要反应过程如下：在900℃时，CaCl2可以分别溶解摩尔分数为和20%的Ca和CaO。当电解电压在CaO分解电压（CaO在CaCl2中的电解电压只有 V ）以上并在CaCl2分解电压（CaCl2的电解电压为 V）以下时，Ca2+在阴极被还原为金属Ca，阳极相应产生O2。如果阴极掺入了TiO2颗粒，将会得到含氧量很低的金属Ti。其电极反应为： 阴极反应：Ca2＋＋2e→Ca 阳极反应：C＋2O2－→CO2＋4e 总反应：TiO2＋2Ca→Ti＋2O2－＋2Ca2＋ 据称，此方法可大幅度降低生产成本，并用来生产钛粉，与FFC工艺有相似的优缺点。其实验简图如图2 所示。 3 USTB工艺 USTB工艺介绍 由北京科技大学（USTB）研究团队提出的可溶阳极熔融盐电解的方式（USTB新型清洁钛提取技术）较好地解决了产品质量、稳定运行和规模扩大的问题（授权专利号：）。这种新型清洁钛提取冶炼新工艺以二氧化钛和碳为原料在1500 ℃左右的温度下碳热还原制备出导电性良好的碳氧化钛（TiCxOy）[13]，并以此为阳极在400~1000℃的熔盐体系中电解，阴极上得到的碳和氧含量均低于5×10-4的金属钛（图3） 该方法主要分为TiC·TiO 固溶体的制备与TiC·TiO 固溶体的熔融盐电解制备金属钛两个过程。可溶性固溶体的制备TiO2与C粉或TiO2与TiC按摩尔质量比为1：2充分混合后，在2940~9800N/cm2的压力下压制成型，然后在1273~1673K 温度下真空烧结4h制得[14-15]。电解过程以烧结成型固溶体为阳极，碳钢棒为阴极，NaCl-KCl 共熔盐为电解质，在1073K温度下电解制取金属钛。其反应过程如下： 阳极反应：TiC·TiO→2Ti2++CO+4e 阴极反应：Ti2++2e→Ti USTB新型钛提取技术优势 （1）碳热还原工艺简单，还原效率高，以钛物料和碳质还原剂为原料能够实现低成本制备TiCxOy； （2）原料适应性好，钛物料可为各类氧化钛、富钛料及复合矿； （3）TiCxOy为阳极材料，电解过程中碳、氧结合为气体从阳极界面释放，无阳极泥产生，残极回收率高； （4）原料和产品分别在阳极和阴极，可以通过更换电极实现连续化生产。通过USTB新型清洁钛提取技术有望将金属钛的生产成本降低到现行工业化方法（Kroll法）的60%左右，被冶金业内研究者认为是最有希望实现工业化生产金属钛的新方法。 4 EMR/MSE法 EMR/MSE法简介 EMR/MSE 法是EMR 与MSE 法的联合方法[16]。IIPark 等人[17]为了降低还原产物中杂质的含量，研究出了EMR法；Suzuki在OS法基础上提出制取金属钙的MSE法。 EMR/MSE法工艺过程 EMR/MSE法是将盛有TiO2粉末或成型体的不锈钢容器沉浸在熔融CaCl2中，采用钙镍液态合金由EMR法制取金属钛，并通过MSE法电解溶解在熔盐中的副产物Ca2+再次合成钙镍合金，为后续反应提供还原剂。其中分别包括还原槽（EMR）反应和电解槽（MSE）反应，在还原槽（EMR）反应中二氧化钛与钙反应生成钛；在电解槽（MSE）反应中钙离子被电解还原成金属钙，还原槽生成的氧离子转移到阳极上与碳生成碳氧化合物。EMR 法工艺流程主要包括以下几步： 1）电解实验前将作为电解质的无水CaCl2在真空装置中干燥12 h（473K）； 2）1173K 时将TiO2在氩气保护气氛下电解，TiO2的还原过程主要是通过还原剂合金释放的电子来完成的； 3）还原结束后，将不锈钢容器从反应器中拿出，用蒸馏水浸泡24 h以便溶解CaCl2，实验结束后用用醋酸和盐酸过滤得到钛粉； 4）用蒸馏水、酒精和病酮漂洗，最后在真空容器中干燥，最终可得到金属钛。其电极反应为： 阴极还原反应：TiO2+4e→Ti+2O2- 阳极氧化反应：2Ca→2Ca2++4e 总反应：TiO2+2Ca→Ti+2Ca2++2O2 电解装置简图如图4 所示: EMR/MSE 法的主要特点是TiO2不与还原剂直接进行物理接触，而是通过熔融CaCl2传导还原剂释放的电子给TiO2阴极。这不仅有效控制了杂质在产物中的积累，大大提高了能量利用率，而且还实现了金属钛还原过程与还原剂钙镍合金制备过程的独立进行。与Kroll法相比，EMR/MSE 法可以在保证较低产品杂质含量的情况下实现半连续化生产金属钛粉。但是，EMR/MSE法同样面临着产物与熔盐难以分离的问题。 5 PRP工艺 PRP工艺介绍 PRP工艺是Okabe在直接气相还原TiO2粉末的基础上提出的一种预成型气相钙热还原制备金属钛的改进方法[18-19]。 实验中，首先将TiO2粉末、助焊剂（CaCl2，CaO）、粘结剂（火胶棉）按适当比例混合充分后预制成一定的形状，在1073 K下烧结成型，然后置于密闭不锈钢容器中，在1073~1273 K温度下用钙蒸气进行还原，最后产品进行酸洗和真空干燥得到金属钛。反应过程钙蒸气渗入预制体中与TiO2反应生成海绵钛与CaO。反应过程见图5 为了更好地优化PRP工艺，科研工作者进行了广泛的研究。贾金刚等人[20]通过研究得出CaCl2对钙蒸气还原TiO2发挥着不可或缺的作用，预制品中的CaCl2在高温烧结过程中有水蒸气逸出并产生气孔，从而促进钙蒸汽进入预制品与TiO2充分接触，有利于还原反应的进行。万贺利等人[21-22]通过对实验影响因素分析得出，当TiO2与CaCl2质量比为4：1、钙蒸气还原时间6 h、反应温度在1273 K时，可得到平均纯度在的钛粉。PRP工艺的优点在于可有效地控制产物的纯度与形态生产规模可灵活控制，非常适合生产粒径均匀的钛粉。采用钙蒸气还原预制品，且预制品与反应容器无物理接触，使产品杂质沉积少而且更易于分离。但是，还原剂成本较高是PRP 工艺一直未实现工业生产的主要原因。 5 结语 金属钛凭借优异的性能，使其成为可取代铁、铝的21世纪金属，但由于目前世界上普遍采用的Kroll 法存在工艺流程复杂、生产周期长、成本高等缺点，使得钛的应用受到了极大的限制。FFC剑桥法，采用TiO2直接熔融盐电解法，缩短了工艺流程，但存在生产条件苛刻和电解电流效率低的不足，还有待进行深入研究。 EMR/MSE法较OS法提高了产物纯度与能量利用率，但产物与熔盐电解质的分离仍然非常困难。PRP工艺主要缺点是还原剂成本太高，一旦能够实现还原剂的低成本生产，PRP法无疑将成为最有可能实现规模化生产的金属钛制备新工艺。USTB工艺既克服了FFC剑桥法电流效率低的缺点，又充分保证了钛的纯度，仅通过更换电极便可完成产物与熔盐电解质的分离实现连续化生产，是目前最有望实现工业化生产的钛制备工艺。目前，工艺流程短、生产成本低、生产连续化是钛生产工艺的主要发展方向，USTB工艺和PRP工艺实现了实验室条件下低成本、短流程生产，经过工业化放大试验与研究后，很有可能取代传统的Kroll法，实现金属钛制备技术的跨越式发展。参考文献 [1] Chen G Z ,FrayD J , Farthing T W. 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请问你是想问碱熔钼蓝分光光度法测定粉尘中游离二氧化硅样品的方法吗。主要有焦磷酸算质量法、碱熔钼蓝比色法、X射线衍射法等。焦磷酸算质量法：粉尘中的硅酸盐及金属氧化物能溶于加热到245-250℃的焦磷酸中，游离二氧化硅几乎不溶，从而实现分离，然后称量出游离二氧化硅，计算其在粉尘中的百分含量。碱熔钼蓝比色法：用等量碳酸氢钠与氯化钠混合成熔剂，加热至270-300℃时，混合熔剂的碳酸氢钠转变成碳酸钠，而碳酸钠与硅酸盐不作用，与粉少中游离二氧化硅反应，生成水溶性硅酸钠，在酸性条件下，硅酸钠与钼酸铵作用形成黄色硅钼酸铵配合物，用黄淮血酸将其还原成钼蓝后，用标准曲线法比色定量。二氧化硅是一种酸性氧化物，常温下为固体，化学式为SiO?。二氧化硅不溶于水，不溶于酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷等。
（1）粉尘中游离二氧化硅含量。粉尘中含游离二氧化硅的量越高，则引起病变的程度越高，病变发展的速度越快。含有游离二氧化硅的粉尘进入人的肺内后，在二氧化硅的毒性作用下，导致肺组织纤维化，形成胶原纤维结节，使肺组织弹性丧失，硬度增大，造成通气障碍，影响肺的呼吸活动，即人吸入游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺。矽肺是尘肺中进展最快、危害最重的一种。粉尘中含有游离二氧化硅的量越高，对人体危害越大。
（2）粉尘浓度。粉尘浓度是指单位体积空气中所含粉尘的量，以毫克/立方米表示，即每立方米空气中所含粉尘的质量。粉尘浓度，直接决定对人体的危害程度。同一粉尘，在空气中浓度越高，被人体吸入的量就越多，也就越容易引发尘肺。
（3）粉尘粒度分布。表示粉尘粒子大小的组成称为分散度。空气中粉尘由较小的微粒组成，则分散度高；反之则分散度低。一般用直径微米表示粉尘粒子的大小。
分散度越高的粉尘，沉降速度愈慢，稳定程度越高，被机体吸入的机会也就愈多，危害就愈大，通常把直径小于10微米的粉尘称为呼吸性粉尘。
分散度与粉尘在呼吸道的阻留有关。大的尘粒（10微米左右）在上部呼吸道沿途均被阻留；小的尘粒（5微米左右）可达呼吸道的深部。
（4）形状和硬度。质量相同的尘粒，形状愈接近球形，阻力就越小，沉降就越快，危险就越小；硬度大且形状不规则的粉尘可引起上呼吸道黏膜损伤。
（5）粉尘的溶解度。粉尘的溶解度对人体的作用由粉尘性质决定，某些毒物粉尘（如铅、砷）其溶解度增加，对人危害增强；某些粉尘（如面粉、糖）在体内容易溶解、吸收、排除，对人危害反而小；有些矿物粉尘（如石英），虽溶解度小，但对人体危害比较严重。
（6）粉尘的爆炸性。爆炸性是高分散度的煤炭、糖、面粉、硫磺、铅、锌等粉尘特有的，发生爆炸的条件必须具有高温（火焰、火花、放电）和空气中足够的粉尘浓度。
（7）荷电性。尘粒的荷电性对粉尘在空气中的稳定程度有影响。同性相斥，增加了尘粒浮游在空气中的稳定性；异性相吸，易使尘粒凝集而沉降。荷电尘粒易被阻留在体内。
二氧化硅，是一种无机化合物，化学式为SiO2，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的四个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合。二氧化硅的最简式是SiO2，但SiO2不代表一个简单分子（仅表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比）。纯净的天然二氧化硅晶体，是一种坚硬、脆性、不溶的无色透明的固体，常用于制造光学仪器等[1]。