浅谈纳米催化剂
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f浅谈纳米催化剂
摘要：纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。化学反应能否进行要根据自由能的变化，但仅仅根据自由能的变化还不能判断反应能否完成，因为化学反应的完成还取决于反应的能垒，即如果反应能垒很高，则必须为其提供一定的能量，越过能垒，完成反应。该能垒被称为活化能。而催化剂的作用就是降低该活化能，使之在相对不苛刻的环境下发生化学反应。催化剂改变反应速率，是由于改变了反应途径，降低了反应的活化能。纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性。纳米催化剂具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，纳米催化剂还表现出优良的电催化、磁催化等性能。关键词：催化化学；催化剂；化学反应；活化能；纳米科学；纳米催化剂；比表面积。
有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。一、纳米材料催化剂的特点。纳米催化剂具有表面积大、稳定性好、活性高等优点。描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等。有研究表明当微粒粒径由10
m减小到1
m时表面原子数将从20增加到90。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合其它原子来降低表面张力。此
f外，Perez等认为NCs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置，这些位置对外来吸附质的作用不同从而产生不同的吸附态显示出不同的催化活性。体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时晶态材料周期性的边界条件被破坏非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。当纳米颗粒尺寸下降到一定值时费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级此时处于分r