纳米材料在环保中的应用，主要与纳米材料的化学催化和光催化的特性有关。纳米材料可以治理生活中的大气污染，水污染等。例如用纳米钛酸钴与多孔硅胶制成的石油脱硫催化剂应用于脱硫工艺，催化效率很高，可大大降低石油中的硫含量；纳米二氧化钛可以降解空气中的有机物，杀菌的同时也可降解细菌释放的有害物质，在很多细菌密集的场所多用来消毒、杀菌；二氧化钛由于超亲水和超亲油，可以在玻璃上涂纳米二氧化钛起到自清洁效果；纳米净水剂的超强吸附和凝聚能力能吸附污水中的悬浮物，然后通过纳米磁性材料制成的净化装置，使得去除大量污物达到净化水的目的[5]。

在催化剂方面的应用，纳米材料扮演着重要的角色。应用较多的是半导体光催化剂，能有效降解有机污染物。纳米材料作催化剂催化效率高、提高反应速率、优化反应选择等能在工业上带来较大的应用。

    在能源领域的应用，随着世界能源的不断消耗，能源危机也在向人们逼近，寻找新能源的开发和利用势在必行。随着纳米技术的发展，人们意识到纳米技术在解决能源危机方面存在潜在的优势。近来纳米净化剂、助燃剂已经在煤、油的燃烧中得到应用；在太阳能的光化学贮存上，用贵金属、金属氧化物负载在纳米半导体材料上起到了很大的推动作用；半导体纳米材料在制备光电转换效率较高的太阳能电池方面也得到较大应用。

在医学领域，纳米技术也显示出了它的优越性。利用对人体无害的纳米粒子输入到血液中，可以随着血液在全身流淌，可以帮助找到病源，从而根除；利用纳米二氧化硅微粒进行细胞分离，利用纳米金进行定位病变的治疗等[6]。

在传感器中的应用，纳米材料满足传感器上灵敏度高，反应快，选择性好等要求，从而得到较好的应用。例如用纳米材料制成的高灵敏度的、微型的、低能耗的多功能传感器，如温度传感器、红外传感器等。文献综述

此外，纳米材料在陶瓷材料、波能吸收材料、防护材料、涂料等中的应用也比较广泛。纳米材料已经走向市场，并且创造了较大的市场价值，纳米技术今后将成为未来科技的主导技术。

1.1.3  纳米材料的制备

纳米材料的制备是一门艺术，如何找到一种合适的方法，研究其生长机理，探索生长规律，是纳米材料研究的一项重要课题。现阶段纳米材料的制备方法有：1.气相法：包括气体中蒸发法、化学气相反应法、化学气相凝聚法等；2.液相法：主要有沉淀法、喷雾法、水解法、氧化还原法、乳液法、溶胶-凝胶法等；3.固相法：包括机械粉碎、化学处理、热分解法、固相反应法和火花放电法等。

在许多的化学方法中，可有效进行形貌控制的方法有水热法[7,8]、离子液体法[9,10]、电化学合成法[11,12]、气相沉积法[13]、溶胶-凝胶法[14,15]等。这些方法中，水热法是常用的手段，水热法的反应介质为水，在特质密闭的反应釜中，在高温高压的条件下，制备化合物晶体的一种合成方法。水热法按反应类型可以分为水热氧化、还原、沉淀、合成、水解、结晶等类型。水热法制备的产物纯度高，粒子的分散性好，晶粒形态好而且可以较好的控制，生产所需的成本低，水热反应相对安全，对于硬件的条件设备要求较低。

1.2  碳材料基础

    碳是地球上各种生命的基础，存在动植物体内，它们的腐化与分解形成了富含碳的物质如石油、煤、天然气、泥炭等。地球上碳的丰度列第14位, 在地壳中的含量为0.027%，其中90%左右的碳以碳酸钙的形式存在。