中空TiO2及Au/TiO2纳米微球的合成(2)
负载型纳米金催化剂相对于传统的催化剂有许多优异的性能，例如低温催化活性、价格比较低廉、催化活性与湿度成正比，而受到了广大研究人员的关注。近年来，人们已经发现金催化剂在许多反应（如NO还原反应[8.9]、烃类氧化反应[10]、选择加氢反应[11.12]、丙烯环氧化反应[13]等）中都具有比较优良的催化活性。
1.1 纳米材料
人们对于纳米材料的认识，经历了一个从简单到复杂的过程。刚开始人们对于零文的纳米颗粒的研究比较感兴趣，之后发展到一文、二文甚至是三文的纳米材料的研究。自从对碳纳米管的研究取得重大突破后，人们对于中空结构的纳米材料越来越感兴趣。中空结构的纳米材料具有大的内部空腔，低的密度，大的比表面积，使其在药物载体、微反应器以及催化剂等方面存在着及其广泛的应用。相对于有机材料，无机材料具有的磁性、荧光、发光等特性，使其在空间技术及微纳米器件领域有着极其重要的应用。
1.1.1 引起中空微纳米材料的独特性能的基本效应
1）表面与界面效应：随着纳米粒子半径的减小，其表面原子数所占的百分比就会逐渐的增大，从而导致粒子的性质有所改变的现象。表界面效应产生的原因：当粒子的直径减少时，粒子表面的原子数相对与其内部的原子数是逐渐增多的，这样就会导致粒子的比表面积逐渐增大。当粒子的比表面积增大时，就会发生比较异常的现象和特别的规律。
2）小尺寸效应：当粒子达到纳米尺寸，与光波波长或者超导态的相干波长相处于同一个数量级时，它的周期性边界就会被破坏，然后使其声、光、电、磁及热力学性能显示出特殊的现象。
3)量子尺寸效应：当粒子的尺寸足够小，达到纳米级别时，费米能级附近的电子能级就会从连续的能级转变为分裂的能级。当能级之间的间距足够大时，比粒子的热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导能的凝聚能大的时候，就会出现纳米材料的量子尺寸效应，使纳米粒子的各种性能发生特殊的改变。
4）宏观量子隧道效应：隧道效应是指由于微观粒子的波动性而具有的贯穿势垒的能力。而宏观量子隧道效应是指纳米粒子也可以贯穿宏观系统的势垒。
1.2 中空结构纳米材料
中空结构的纳米材料，是指在常规的纳米材料基础上，进行了几何结构的构筑，使纳米颗粒的内部产生一个或者多个大的内部空腔，然后在这些空腔周围形成一层壳膜，这就形成了中空壳层结构的粒子。与普通的纳米粒子相比，中空纳米材料由于具有的内部空腔结构，所以其密度会比较低，比表面积会比较大。这些特点不仅能够提高材料的性能，而且可以对材料应用范围的扩展也有重要作用。
1.2.1 中空结构纳米材料的应用
中空结构纳米材料在许多领域都存在着极其广泛的应用。
1）在催化领域的应用：催化剂在许多化学反应中都有及其重要的应用，它可以减少反应的时间，提高反应的速度。但是传统的催化剂不仅催化的效率不高，而且回收率比较低，还会对环境造成污染。纳米粒子由于其比表面积比较大，所以其活性中心比较多，能够大大提高化学反应的速率。当使用纳米粒子作为催化剂时，一般比普通催化剂性能高10~15倍。
2）在生物医学领域的应用：DNA、RNA、蛋白质都在纳米级别的范围，所以我们可以得知纳米尺寸的粒子在生命现象中也是非常重要的东西。遗传基因序列的自组装表明了生物能够在纳米尺寸内做到结构的准确，神经系统的信息传递和反馈都是纳米科技的完美典范。生命合成过程，能够启发研究人员模仿生物特性来实现纳米级粒子的操作和控制。