對於納米粉體來說，製備只是第一步，最難是針對不同使用介質、不同使用場合的表面改性和處理。
在實際工業應用中，納米粉體因粒徑小、比表面積和表面能大極易團聚，嚴重限制了納米材料的應用。另外，納米粉體與介質的不相容性會導致界面出現空隙，存在相分離現象，所以必須對納米粉體進行表面處理。
納米粉體團聚現象
目前，納米粉體的表面改性方法主要有偶聯劑改性、有機物改性、無機物改性等。
1、納米粉體偶聯劑改性
偶聯劑改性是偶聯劑與納米粉體表面發生化學偶聯反應，兩組分之間除了範德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外，還有離子鍵和共價鍵的結合。偶聯劑是在納米粉體表面改性中應用較多的改性劑。
偶聯劑改性納米粉體用量應該適當，偶聯劑用量過少不能充分與納米粉體結合，改性不完全；偶聯劑用量過多，則由於偶聯劑的存在，形成有機化改性粉體物理纏結點，重新產生更大的團聚體，從而造成顆粒的聚沉。
從納米粉體物性改良方面，偶聯劑改性納米粉體可以使其分散性得到很大的改善，但並不充分，仍然存在少量的團聚，影響了納米粉體功能的充分發揮。雖然耐水性、疏水性有一定的提高，但目前對填充體的耐水性、疏水性要求越來越高，所以如何開發出新的偶聯劑改性納米粉體，使納米粉體表面惰性化，具有更高的耐水性、疏水性和分散性，是一個重要的課題。
2、納米粉體有機物改性
無機納米粒子表面存在大量的活性基團，如在炭黑和碳纖維表面存在酚醛基、羥基及醌基等，而二氧化矽、氧化鈦、氧化鋅等無機納米粒子也存在著活性羥基，利用這些活性基團與有機物發生接枝反應，在納米粉體表面覆蓋一層有機分子膜，從而達到改性納米粉體的目的。
無機顆粒表面接枝聚合物後，可以將無機物的優異性質（如耐熱性、導電性和強磁性等）與高分子的優異性相結合，形成具有新功能的有機、無機混合材料。另外，顆粒表面接枝聚合物後，無機納米粒子在有機溶劑和聚合物中的分散性顯著上升。一般在有機溶劑及聚合物中聚合填充可以多量且均勻地進行，加工操作容易，而且在顆粒表面功能設計方面具有無窮變化的可能性。
3、納米粉體無機物表面改性
用無機物作改性劑，無機物與納米粒子表面不發生化學反應，改性劑與納米粒子間依靠物理方法或範德華力結合。一般利用無機化合物在納米粒子表面進行沉澱反應，形成表面包覆，再經過一系列處理，使包覆物固定在顆粒表面，降低了納米粒子的活性，提高了其分散性。
如採用氫氧化鐵膠體包覆納米二氧化鈦，由於外層膜的作用阻止了電子空穴對同水、氧氣的結合，從而使納米二氧化鈦的光化學性降低，提高了產品的耐候性。