納米二氧化鈦制備工藝和應用

發布時間 | 2017-11-02 14:27 分類 | 粉體加工技術點擊量 | 6244

涂料納米材料二氧化鈦

導讀：

納米材料是指顆粒尺寸為10^-9m量級的超細微粒。此類材料因尺寸很小，在此尺度下性能發生突變，不同于常規尺度（如米甚至毫米量級），出現了特殊的性能，如表面效應、體積效應、量子尺寸效應、量子隧道效應等^[1]，因此，納米材料一般擁有特殊的電、光、磁、敏感性等特殊性質。納米二氧化鈦除具有納米材料的共性之外，還具有化學性質穩定、無毒、成本低、催化活性高等特性，已成為各國研究的熱點之一。

1、納米二氧化鈦的結構及性能

結構決定性能，納米二氧化鈦的特性與其結構密不可分。研究發現，晶體二氧化鈦因Ti-O₆八面體結構單元中的連接方式差異，形成了正方晶系板鈦礦型、斜方晶系銳鈦礦型和正方晶系紅石型這三種晶體形狀。在自然界中分布最廣（性質最穩定）、用途較多的屬于金紅石型，另外兩種晶型則少見。板鈦礦型和銳鈦礦型均屬于不穩定相，可以在一定的溫度與壓力條件下，發生不可逆的放熱反應，轉變為金紅石型。

納米二氧化鈦的微觀形貌

2、納米二氧化鈦的制備工藝

目前，納米二氧化鈦的制備工藝按物理性質分，主要有固相法、氣相法和液相法。

固相法顧名思義，就是利用機械力將其研磨成小尺寸，包括高能球磨法、機械粉碎法等，此類方法制造時會引起粉塵到處飛散，存在安全隱患，因此一般很少采用。

高能球磨機

氣相法利用氣體分子較小、化學反應時速度更快的優勢進行生產，主要有低壓氣體蒸發法、活性氫-熔融金屬反應法、濺射法、流動液面上真空蒸發法、鈦醇鹽氣相水解法、TiCl₄高溫氣相水解法、鈦醇鹽氣相分解法和TiCl₄氣相氧化法等，氣相法的特點是：粒度細、化學活性高、單分散性好可見光透射性好、吸收紫外線的能力強等。缺點是反應時溫度很高，對物料的瞬時混合均勻性及設備的要求很高，目前處于小試階段。

氣相氧化法制備納米二氧化鈦

液相法表明：反應在液相中進行，包括水熱法、水解法、沉淀法、溶膠-凝膠法^[2]、微乳液法、膠溶法等。特點是：成本低、原料無毒、無危險性、常溫反應、工藝簡單易控、可大規模生產、質量穩定等。

溶膠-凝膠法制備納米二氧化鈦

3、納米二氧化鈦的應用

納米二氧化鈦有很強的吸收紫外線能力、奇特的顏色反應、良好的熱穩定性、化學穩定性和較好的光學、力學以及電學各個方面的特性，其中銳鈦礦有較高催化效率，金紅石型結構穩定有比較強的覆蓋力、著色力和紫外吸收能力。因此其催化劑載體、紫外吸收劑、高效光敏催化劑、護膚品防曬、塑料薄膜制品、水處理、精細陶瓷等多種領域具有廣泛的應用。

（1）功能建材

因納米二氧化鈦具有較高的催化活性，在光催化作用下可抗菌、除臭、分解空氣/水中的有機污染物，同時可以重復利用，此特點在功能建材領域的應用前景巨大，由納米二氧化鈦制成的家具、涂料等對室內空氣凈化（除甲醛、硫化氫等有毒氣體）具有綠色、無污染、節能的特點，是新時代綠色凈化的佼佼者。同時，納米二氧化鈦材料還具有超親水性，即在納米二氧化鈦材料表面不易形成水珠，可應用于玻璃、陶瓷等表面進行防霧，應用于瓷磚表面還可實現自清潔功能。