一种制备负载型金属纳米颗粒的方法与流程

本发明属于纳米材料制备与应用技术领域，具体涉及一种制备负载型金属纳米颗粒的方法。

背景技术：

金属纳米颗粒是粒径在1-100nm之间的金属粒子，由于其颗粒极其微小，表面积较大，具有显著的表面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应。金属纳米颗粒可装载于活性碳纤维、纺织品、涂料等产品中，制备出具有催化、抗菌等功能的产品。

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。

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。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。

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。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。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。

负载银活性碳和活性碳纤维抗菌剂常用于水的净化处理；将纳米银渗透到织物中，可制备多种抗菌纺织品；将纳米银分散于涂料中可制备具有抗菌功能的涂料产品，将纳米银粒子附载于不锈钢器医疗器械、餐具等上可使其具有抗菌性能，如日本研制的载纳米级银粒的不锈钢医疗器械等；含纳米银的抗菌纱布可用于治疗烧伤、烫伤，用于治疗烧伤时在30min内可分裂引起烧伤感染的各类细菌，其抗菌效果可持续3天，其控制烧伤感染的效果比现在临床使用的磺胺嘧啶银、诺氟沙星银要好得多。目前我国已有关于抗菌织物的专利产品，如专利CN105088780A公开的一种纳米银抗菌棉织物，能够高效简便环保的抗菌抑菌。

目前负载型金属纳米颗粒的制备方法主要有化学还原法、沉积-沉淀法和浸渍法等。化学还原法需要使用大量有毒有害的还原剂，不易控制负载量，且环境不友好；沉积-沉淀法通常可以制备性能较高的负载型金属颗粒，但其不适用于低等电点的载体且不易实现完全沉积，同时需要较为苛刻的反应条件；浸渍法是制备负载型金属纳米颗粒的一种简单、易行的方法，能够很好地控制金属颗粒的负载量，但其制备的负载型金属颗粒粒径较大、分散性较差，从而使其活性较差。

技术实现要素：

针对上述负载型金属纳米颗粒制备方法中存在的缺点，本发明提供了一种操作简单、处理时间短、环境友好的制备负载型金属纳米颗粒的方法。

一种制备负载型金属纳米颗粒的方法，包括：

步骤1，基体依次用含金属离子的溶液和碱性溶液进行处理；

步骤2，利用还原性气体对步骤1处理后的基体进行低温等离子体放电处理，得到所述负载型金属纳米颗粒。

基体依次用含金属离子的溶液和碱性溶液进行处理，在基体上沉淀金属氢氧化物颗粒，通过步骤2中的还原性气体对基体上的金属氢氧化物颗粒进行还原，得到金属纳米颗粒。

作为优选，所述的金属为Ag、Cu、Pt、Au、Pd、Ni、Ru、Rh、Fe、Co、Al、Zn、Cr、Ti、Ce、W、Zr、Pb、Cd、Mn、Mo、Nb、V、La中的单质或合金。

步骤1中的基体宜选用多孔，且透气性佳的固态材料，通过含金属离子的溶液和碱性溶液后，基体能够捕获和吸附溶液中微小的金属氢氧化物颗粒。作为优选，所述基体为TiO₂、CeO₂、Fe₂O₃、SiO₂、纤维布料等无机非金属材料或有机高分子材料。所述纤维布料包括腈纶、氨纶等材质的无纺布，也包括纯棉布、炭纤维毯、纱窗以及过滤网等。

为了保证基体上颗粒物的负载效果，优选地，基体采用层状材料，层状材料的厚度为1～5mm。

基体的厚度决定了颗粒物的吸附效果，如果基体厚度过厚，基体内部无法实现对金属氢氧化物颗粒的有效吸附，如果基体厚度过薄，则基体中吸附的金属氢氧化物颗粒过少，影响负载率，因此，基体的厚度需要保持在一定的范围内，才能够满足高密度吸附的需求。

本发明制备的负载型金属纳米颗粒中，金属纳米颗粒均匀分散于基体微观结构的表面，以得到理想的负载型金属纳米颗粒。

进一步优选，所述的基体为腈纶布，厚度为1～5mm。所述的金属离子为银离子。

作为优选，溶液中金属离子的浓度为0.01g/L～20g/L。进一步优选，溶液中金属离子的浓度为0.1g/L～10g/L。进一步优选，溶液中金属离子的浓度为1g/L～5g/L。

溶液中的金属离子需要经过基体的孔隙进入到基体材料内部，若金属离子的浓度过大，虽然能够保证基体中的负载率，但是金属离子的利用率低，若金属离子的浓度过小，则制备得到的负载型金属纳米颗粒的性能不能满足要求。

作为优选，步骤1中，含金属离子的溶液和碱性溶液采用喷淋方式或浸渍方法依次作用在基体上。

步骤1中基体依次采用含金属离子的溶液和碱性溶液进行喷淋或浸渍处理，使基体和溶液能够均匀地接触，碱性溶液与基体上吸附的金属离子发生化学反应，生成不溶的金属氢氧化物沉淀附着在基体上。

含金属离子的溶液和碱性溶液采用喷淋或浸渍方式依次作用在基体上，便于实现连续化生产。为保证基体与溶液的吸附和反应效果，喷淋以浸透基体为宜，即含金属离子的溶液和碱性溶液都需要喷淋或浸渍至基体被完全浸润为止。

所述的含金属离子的溶液和碱性溶液均以水做溶剂，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氨水中的至少一种。

作为优选，所述碱性溶液的浓度为0.01mol/L～10mol/L。进一步优选，所述碱性溶液的浓度为0.1mol/L～8mol/L。再优选，所述碱性溶液的浓度为1mol/L～6mol/L。

作为优选，含金属离子的溶液对基体的处理时间为5s-10min，碱性溶液对基体的处理时间为5s-10min。进一步优选，含金属离子的溶液对基体的喷淋时间为5s-5min，碱性溶液对基体的喷淋时间为5s-5min。再优选，含金属离子的溶液对基体的喷淋时间为5s-1min，碱性溶液对基体的喷淋时间为5s-1min。

步骤2中选用还原性气体将步骤1中得到的金属氢氧化物颗粒还原为金属纳米颗粒，作为优选，所述还原性气体中含有惰性气体，惰性气体的体积分数为0％～90％。进一步优选，所述还原性气体为氢气、一氧化碳或氢气与惰性气体的混合气。再优选，所述还原性气体为氢气、氢气与氩气的混合气、一氧化碳与氩气的混合气、一氧化碳与氦气的混合气、或氢气与氦气的混合气。

本发明各步骤均在室温下进行操作，优选地，步骤2中，采用介质阻挡放电低温等离子体、射频放电冷等离子体、或辉光放电冷等离子体，施加电压为1-40kV，功率为10-500W。

进一步优选，步骤2中，采用介质阻挡放电的方法产生低温等离子体，施加电压为10-40kV，功率为10-200W。再优选，步骤2中，采用介质阻挡放电的方法产生低温等离子体，施加电压为20-30kV，功率为10-100W。

步骤2中采用介质阻挡放电方法产生低温等离子体时，以还原性气体为等离子体气氛。

作为优选，步骤2中，低温等离子放电处理的时间为10s-10min。进一步优选，步骤2中，低温等离子放电处理的时间为10s-5min。再优选，步骤3中，低温等离子放电处理的时间为10s-1min。

本发明的有益效果如下：

(1)制备方法简单，原料成本低廉，整个制备过程在空气气氛中进行，所需设备简单，无需特殊装置；

(2)通过水热结合低温等离子体技术的方法制备出具有催化、抗菌活性的纳米金属复合材料，高效无污染，环境友好；

(3)利用低温等离子体方法制备的负载型金属纳米颗粒可用作催化剂，能够显著提高反应的转化效率。

附图说明

图1为各实施例采用的装置示意图；

图2为本发明实施例1中负载纳米银颗粒后的基体的透射电镜图；

图3为本发明实施例1中负载型纳米银颗粒和实施例2中负载型纳米铂颗粒的XRD图谱；

图4为本发明实施例1中负载纳米银颗粒和实施例2中负载型纳米铂颗粒铂后的催化效果图；

图5为本发明实施例3中负载纳米银颗粒后的扫描电镜图；

图6为本发明实施例3的杀菌效果示意图。

具体实施方式

各实施例所采用的装置示意图如图1所示，包括用于移动基体1的传送装置5、以及处在传送装置5上方依次对基体进行相应处理的含金属离子溶液的喷淋设备2、碱性溶液的喷淋设备3、以及低温等离子体放电处理设备4。

工作时，将所选基体1放置在传送装置5(例如传送带)上，连续行进，在预定的工位上，依次经过含金属离子溶液的喷淋设备2、碱性溶液的喷淋设备3、以及低温等离子体放电处理设备4，最后在基体上获得负载型金属纳米颗粒。

实施例1

(1)选用TiO₂纳米棒作为基体，采用含银溶液对TiO₂纳米棒进行喷淋，喷淋时间为5s，含银溶液采用浓度为20g/L的硝酸银(AgNO₃)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过Cu(NO₃)₂溶液处理后的TiO₂纳米棒进行喷淋，喷淋时间为5s，采用的氢氧化钾水溶液浓度10mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂纳米棒进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为10％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为25kV，功率为100W，整个低温等离子体处理时间为10min。

经过步骤(1)的处理，在基体上沉积氢氧化银颗粒，在步骤(2)中，氢氧化银颗粒与氢气反应，最终获得负载有纳米银颗粒的TiO₂催化剂，透射电镜图如图2所示。

取1g本实施例制备的负载有纳米银颗粒的TiO₂催化剂，放入4L的反应容器中，在通入CO₂和H₂O的情况下，进行光催化反应，结果如图4所示。

实施例2

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铂溶液对TiO₂纳米棒进行浸渍，时间为10s，含铂溶液采用浓度为15g/L的氯化铂(PtCl₂)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过PtCl₂溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为10s，采用的氢氧化钠水溶液浓度8mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用一氧化碳与氩气的混合气体，其中一氧化碳的体积分数为20％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为30kV，功率为300W，整个低温等离子体处理时间为5min。

经过步骤(1)的处理，在基体上沉积氢氧化铂颗粒，在步骤(2)中，氢氧化铂颗粒与氢气反应，最终获得负载有纳米铂颗粒的TiO₂催化剂，其XRD图如图3所示。

取1g本实施例制备的负载有纳米铂颗粒的TiO₂催化剂，放入4L的反应容器中，在通入CO₂和H₂O的情况下，进行光催化反应，结果如图4所示。

实施例3

(1)选用厚度为2mm的腈纶材质布料(腈纶布)作为基体，采用含银溶液对腈纶布进行浸渍，浸渍时间为30s，含银溶液采用浓度为10g/L的硝酸银(AgNO₃)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过AgNO₃溶液处理后的腈纶布进行浸渍，时间为30s，直至腈纶布被氢氧化钾水溶液完全浸渍，采用的氢氧化钾水溶液浓度6mol/L。

(2)将经过上述处理的腈纶布进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为40％。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为15kV，功率为50W，整个低温等离子体处理时间为3min。

经过步骤(1)的处理，在基体上沉积氢氧化银颗粒，在步骤(2)中，氢氧化银颗粒与氢气反应，最终获得负载有纳米银颗粒的腈纶布，扫描电镜图如图5所示，纳米银颗粒的粒径范围为2nm-10nm，在此粒径范围内的纳米银颗粒具有很强的杀菌效果，效果如图6所示。1、2、3号样品是负载了纳米银颗粒的样品，4、5号为未负载纳米银颗粒的对照组，结果表明1-3号样品出现了明显的抑菌环，4、5号未出现抑菌环。

实施例4

(1)选用TiO₂纳米棒作为基体，采用含铜溶液对TiO₂纳米棒进行喷淋，喷淋时间为5s，含铜溶液采用浓度为20g/L的硝酸铜(Cu(NO₃)₂)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过Cu(NO₃)₂溶液处理后的TiO₂纳米棒进行喷淋，喷淋时间为5s，采用的氢氧化钾水溶液浓度10mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂纳米棒进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为10％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为25kV，功率为100W，整个低温等离子体处理时间为10min。

经过步骤(1)的处理，在基体上沉积氢氧化铜颗粒，在步骤(2)中，氢氧化铜颗粒与氢气反应，最终获得负载有纳米铜颗粒的TiO₂催化剂，透射电镜图如图2所示。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属金相比催化活性提高了31％。

实施例5

(1)选用SiO₂作为基体，采用含钯溶液对SiO₂进行喷淋，喷淋时间为1min，含钯溶液采用浓度为5g/L的氯化钯(PdCl₂)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过PdCl₂溶液处理后的SiO₂进行喷淋，喷淋时间为1min，采用的氢氧化钠水溶液浓度4mol/L。

(2)将经过上述处理的SiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用一氧化碳与氦气的混合气，一氧化碳的体积分数为50％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为40kV，功率为10W，整个低温等离子体处理时间为1min。最终获得负载有纳米钯颗粒的SiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在170℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例6

(1)选用Fe₂O₃作为基体，采用含金溶液对Fe₂O₃进行浸渍，时间为5min，含金溶液采用浓度为2g/L的氯金酸(HAuCl₄)溶液。

采用氨水对经过HAuCl₄溶液处理后的Fe₂O₃进行浸渍，浸渍时间为5min，直至Fe₂O₃被氨水完全浸渍，采用的氨水浓度2mol/L。

(2)将经过上述处理的Fe₂O₃进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氦气的混合气体，其中氢气的体积分数为60％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为10kV，功率为20W，整个低温等离子体处理时间为30s。最终获得负载有纳米金颗粒的Fe₂O₃。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属金相比催化活性提高了36％。

实施例7

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铑溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为8min，含铑溶液采用浓度为1g/L的氯化铑(RhCl₃)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过RhCl₃溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为8min，采用的氢氧化钠水溶液浓度1mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为70％。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为40kV，功率为10W，整个低温等离子体处理时间为20s。最终获得负载有纳米铑颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属铑相比催化活性提高了41％。

实施例8

(1)选用TiO₂作为基体，采用含钌溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含钌溶液采用浓度为0.5g/L的氯化钌(RuCl₃)溶液。

采用氨水对经过RuCl₃溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，采用的氨水浓度0.1mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为20kV，功率为30W，整个低温等离子体处理时间为10s。最终获得负载有纳米钌颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属钌相比催化活性提高了27％。

实施例9

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铁溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含铁溶液采用浓度为0.1g/L的氯化铁(FeCl₃)水溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过FeCl₃溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，采用的氢氧化钠水溶液浓度0.05mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为80％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为20kV，功率为150W，整个低温等离子体处理时间为15s。最终获得负载有纳米铁颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属铁相比催化活性提高了25％。

实施例10

(1)选用TiO₂作为基体，采用含钴溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含钴溶液采用浓度为0.05g/L的氯化钴(CoCl₂)水溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过CoCl₂溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为5min，采用的氢氧化钾水溶液浓度0.01mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为90％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为30kV，功率为180W，整个低温等离子体处理时间为18s。最终获得负载有纳米钴颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在155℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例11

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铝溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含铝溶液采用浓度为0.01g/L的氯化铝(AlCl₃)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过AlCl₃溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，采用的氢氧化钠水溶液浓度10mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氦气的混合气体，其中氢气的体积分数为20％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为40kV，功率为220W，整个低温等离子体处理时间为20s。最终获得负载有纳米铝颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属铝相比催化活性提高了27％。

实施例12

(1)选用TiO₂作为基体，采用含锌和铬的溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含锌和铬的溶液采用浓度为0.01g/L的氯化锌(ZnCl₂)溶液和0.01g/L的氯化铬(CrCl₃)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过ZnCl₂溶液和CrCl₃溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为5min，采用的氢氧化钾水溶液浓度0.01mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氦气的混合气体，其中氢气的体积分数为45％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为30kV，功率为210W，整个低温等离子体处理时间为1min。最终获得负载有纳米锌和纳米铬颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载相比催化活性提高了48％。

实施例13

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铬溶液对TiO₂进行浸渍，时间为6s，含铬溶液采用浓度为20g/L的氯化铬(CrCl₃)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过CrCl₃溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为6s，采用的氢氧化钠水溶液浓度10mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用一氧化碳与氦气的混合气体，其中一氧化碳的体积分数为20％。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为20kV，功率为230W，整个低温等离子体处理时间为40s。最终获得负载有纳米铬颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在165℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例14

(1)选用ZnO作为基体，采用含钛溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为11s，含钛溶液采用浓度为15g/L的氯化钛(TiCl₄)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过TiCl₄溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为11s，采用的氢氧化钾水溶液的浓度9mol/L。

(2)将经过上述处理的ZnO进行低温等离子体处理，采用一氧化碳与氦气的混合气体，其中一氧化碳的体积分数为80％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为10kV，功率为250W，整个低温等离子体处理时间为2min。最终获得负载有纳米钛颗粒的ZnO。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在165℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例15

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铈溶液对TiO₂进行浸渍，时间为31s，含铈溶液采用浓度为10g/L的氯化铈(CeCl₂)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过CeCl₂溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为31s，采用的氢氧化钾水溶液浓度7mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为20％。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为8kV，功率为430W，整个低温等离子体处理时间为50s。最终获得负载有纳米铈颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属铈相比催化活性提高了39％。

实施例16

(1)选用TiO₂作为基体，采用含钨溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为1min，含钨溶液采用浓度为5g/L的氯化钨(WCl₆)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过WCl₆溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为1min，采用的氢氧化钾水溶液浓度5mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为30％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为5kV，功率为110W，整个低温等离子体处理时间为7min。最终获得负载有纳米钨颗粒的TiO₂。

采用和实施例1相同的光催化还原装置测试其光催化性能，结果显示比未负载金属钨相比催化活性提高了32％。

实施例17

(1)选用TiO₂作为基体，采用含锆溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为2min，含锆溶液采用浓度为2g/L的氯化锆(ZrCl₄)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过ZrCl₄溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为2min，采用的氢氧化钠水溶液浓度3mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为80％。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为7kV，功率为160W，整个低温等离子体处理时间为5min。最终获得负载有纳米锆颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在120℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例18

(1)选用TiO₂作为基体，采用含铅溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为3min，含铅溶液采用浓度为1g/L的氯化铅(PbCl₂)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过PbCl₂溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为3min，采用的氢氧化钠水溶液浓度2mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为70％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为10kV，功率为480W，整个低温等离子体处理时间为9min。最终获得负载有纳米铅颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在130℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例19

(1)选用TiO₂作为基体，采用含镉溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含镉溶液采用浓度为0.5g/L的氯化镉(CdCl₂)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过CdCl₂溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为5min，采用的氢氧化钾水溶液浓度1mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为91％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为15kV，功率为340W，整个低温等离子体处理时间为6min。最终获得负载有纳米镉颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在140℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例20

(1)选用TiO₂作为基体，采用含锰溶液对TiO₂进行浸渍，时间为6min，含锰溶液采用浓度为0.1g/L的氯化锰(MnCl₂)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过MnCl₂溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为6min，采用的氢氧化钾水溶液浓度0.3mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用一氧化碳。低温等离子体采用辉光放电产生，施加电压为18kV，功率为370W，整个低温等离子体处理时间为8min。最终获得负载有纳米锰颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在170℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例21

(1)选用TiO₂作为基体，采用含钼溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为8min，含钼溶液采用浓度为0.05g/L的氯化钼(MoCl₅)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过MoCl₅溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为8min，采用的氢氧化钠水溶液浓度0.1mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为10％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为25kV，功率为50W，整个低温等离子体处理时间为6min。最终获得负载有纳米钼颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在140℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例22

(1)选用TiO₂作为基体，采用含钒溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为10min，含钒溶液采用浓度为0.01g/L的偏钒酸铵(NH₄VO₃)溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过NH₄VO₃溶液处理后的TiO₂进行浸渍，时间为9min，采用的氢氧化钠水溶液浓度0.01mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氮气和热氨气的混合气，其中氮气比例为67％。低温等离子体采用介质阻挡放电产生，施加电压为35kV，功率为170W，整个低温等离子体处理时间为10s。最终获得负载有纳米钒颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在110℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例23

(1)选用TiO₂作为基体，采用含镧溶液对TiO₂进行浸渍，时间为15s，含镧溶液采用浓度为16g/L的氯化镧(LaCl₃)溶液。

采用氢氧化钾水溶液对经过LaCl₃溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为15s，采用的氢氧化钾水溶液浓度8mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为16kV，功率为210W，整个低温等离子体处理时间为1min。最终获得负载有纳米镧颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在170℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

实施例24

(1)选用TiO₂作为基体，采用含镍溶液对TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，含镍溶液采用浓度为0.1g/L的氯化镍(NiCl₂)水溶液。

采用氢氧化钠水溶液对经过NiCl₂溶液处理后的TiO₂进行喷淋，喷淋时间为5min，采用的氢氧化钠水溶液浓度0.05mol/L。

(2)将经过上述处理的TiO₂进行低温等离子体处理，还原性气体采用氢气与氩气的混合气体，其中氢气的体积分数为80％。低温等离子体采用射频放电产生，施加电压为18kV，功率为450W，整个低温等离子体处理时间为27s。最终获得负载有纳米镍颗粒的TiO₂。

取0.1g该样品，放入内径为6mm的反应管中，通入20mL/min的CO标准气体(CO：O₂：N₂＝1:20:79)，进行CO氧化活性测试。结果表明，该样品在135℃条件下可将一氧化碳完全氧化为二氧化碳。

各实施例中的溶液如果没有特殊限定，均采用水做溶剂。