纳米技术是在原子或分子尺度上操纵物质的突破性科学和艺术，而不仅仅是微小物品的大小。它更多地是关于分子化合物“功能”的结构和能力，尤其是自上而下和自下而上过程的组合。纳米粒子技术的最终目标是通过创造原子、分子和物质直接以纳米长度呈现其特性，从而创造出具有新颖物理和化学特性的商品。
二氧化钛纳米粒子概述
二氧化钛 (TiO2)纳米粒子具有高折射率 (n = 2.4)，使其成为各种应用的理想选择，包括药物、涂料、油墨、塑料、食品、化妆品和纺织品。
锐钛矿(四方)、金红石(四方)和板钛矿(正交)是二氧化钛的三个结晶相。通常，由于它们的自清洁和防雾特性，它们被用于制备织物、窗户和防雾汽车后视镜。
二氧化钛纳米粒子还可以作为环境消毒剂。
制造 TiO2纳米颗粒利用溶胶-凝胶、火焰水解、共沉淀、浸渍和化学气相沉积工艺。特别是，研究人员对二氧化钛纳米粒子的生物合成感兴趣，因为它是一种具有成本效益、环境友好且可重复的方法。
二氧化钛在纳米粒子领域的应用非常多样化。这里详细讨论了一些值得注意的例子。
二氧化钛光触媒的应用
光催化是光照射光敏化学分子时发生的化学反应。当光线接触二氧化钛时，会在局部发生化学反应，导致有机毒物、气味和其他物质被分解。使用包括：
环境改善
TiO2有助于去除大气中的污染物，例如废气和其他来源释放的NO2。此外，大气中有害的无机物SOx可被TiO2分解。
制药应用
二氧化钛光触媒因其具有破坏细胞膜、固化病毒蛋白、控制病毒活化和捕获传染性颗粒的能力，通常涉及杀菌和病毒抑制。它已被证明可以消除 99.97% 的微生物。
大肠菌、绿色化脓杆菌、金葡萄球菌、霉菌、化脓真菌和其他细菌是二氧化钛可以杀死的目标的例子。例如，研究证明了二氧化钛对大肠菌和金葡萄球菌的杀菌能力;反应 24 小时后，3.3105 个大肠菌群和 3.2105 个金葡萄球菌群减少到 10 个。
废水处理
TiO2纳米颗粒因其低成本、耐腐蚀和整体稳定性而成为废水处理的理想选择。它们可用作固相萃取 (SPE) 填充材料，从水中预浓缩和萃取重金属，用于地表水修复。
二嗪农是一种有机磷杀虫剂，存在于地下水中，被归类为相对有害的毒素(世界卫生组织分类为 II 类)。紫外光和掺杂铁的二氧化钛 (TiO2) 纳米颗粒显示出 98.58% 的二嗪农去除效率。
此外，TiO2纳米颗粒在去除废水中的异生物化学物质(例如杀虫剂、染料和有害物质)方面具有重要作用。
TiO2 的农业应用
TiO2纳米颗粒已被证明可以提高菠菜作物的光合作用速率。在其他物种中，在植物的生殖阶段喷洒了纳米 TiO2 的玉米中检测到更多的色素沉着，导致作物产量增加。当番茄植物作为气溶胶应用到的TiO2，发现纳米颗粒是在增加光合作用和番茄红素的含量比二氧化钛更有效2个用作土壤改良剂纳米颗粒。
二氧化钛在医疗行业的应用
二氧化钛最近在医疗行业开发了许多不同的应用。其中一些在这里讨论：
用于癌症治疗的给药系统
由于其毒性，传统的化疗癌症治疗会对细胞产生灾难性的影响。因此，重点放在如何使用纳米技术诊断和治疗癌症上。目前，要克服的最重大挑战是减少纳米技术支持的药物系统的副作用。
一些策略已经显示出有希望的结果，包括控制释放到细胞的药物量或靶向特定细胞并向它们输送药物。
用于感染的抗菌装置
许多研究表明，TiO2由于光催化作用而具有抑制活性，这主要是由于过量产生O2、OH和H2O2等高活性氧产物(ROS)。由于其化学和机械特性，钛通常用于牙科植入物。牙种植体的长期成功取决于感染控制和获得在骨中植入种植体的新技术。
用于长效医疗植入物
TiO2纳米结构已成功用于植入物等基本医疗产品，以解决一些围绕钛植入物的拓扑问题。部署已在骨植入物、牙科植入物和其他应用中得到证明。
二氧化钛的未来挑战
近年来，二氧化钛纳米结构的主要用途是清洁环境和制造氢气。将这些纳米结构粒子应用于我们在现实生活中面临的问题并不容易，而且存在局限性。
这些纳米结构面临的最大问题之一是它们的效率，而其他问题则围绕着灵敏度和兼容性。然而，研究正在通过修改合成路线来解决可见光和红外区域的这种敏感性。
