引言：

二氧化鈦是一種多功能的精細化工原材料，具有優異的理化性質（如高折光率、高介電性、壓電性、高熔點）等以及應用性能如（光學性能、顏料性能、電學性能、光催化性能、半導體性能）等，從而廣泛應用于涂料、塑料、油墨、橡膠、造紙、化纖、搪瓷、冶金、電子工業、醫藥食品、化妝品、化工、建材等眾多領域。

主題：

隨著工業的不斷發展，許多應用領域都展現出了對二氧化鈦的品種、質量指標和應用性能愈來愈高的要求。這些要求概括起來，就是期望二氧化鈦高性能化和高功能化。

要達到高性能化和高功能化的目的，則需滿足下面部分或全部條件：①高純化；②亞微細化和/或超微細化；③粒徑分布均勻化(具有單分散性)；④多品種、多用途和專用化；⑤表面改性化；⑥材料復合化。下文將對這幾個概念做簡單概述。

①二氧化鈦純化

二氧化鈦的高純度，指的并非其二氧化鈦主含量的問題，而是其在具體應用要求下某些雜質的含量的控制問題。

例如，對顏料級TiO₂，其主含量TiO₂可能只有80-90%，甚至70%以上(其他成分大量是鹽處理劑、表面處理劑或包核物)，但對影響其白度和可能引起光色互變現象的一些金屬陽離子雜質氧化物卻要求甚嚴又如；材料工業中用于制造金紅石單晶體、半導體及功能陶瓷用的高純二氧化鈦，主含量TiO₂≥99.8%以上，而雜質含量則在10^-5～10^-6數量級再如，在醫藥、食品、化妝品工業中所用TiO₂，對有毒有害元素，如Pb、Hg、As含量要求特別嚴格，分別為0.001%，0.0001%和0.0003%。

鈦白粉可用于食品添加劑，有增白效果

高純二氧化鈦制備方法：一般以精TiCl₄為原料，對TiCl₄深加工，進行直接水解，TiCl₄氣相氧化，氣相水解（所謂火焰水解法），或者先制備鈦醇鹽再水溶液水解或熱分解等方法制取高純TiO₂。因為TiCl₄沸點低（137℃），易于精餾除去高沸點和低沸點雜質氯化物，達到99.99%以上的TiCl₄純度。如用硫酸法，則比較困難和麻煩，需用萃取法對硫酸鈦液進行提純。

②二氧化鈦超微細化

二氧化鈦超微細化后會衍生出一些不一般的很有用的特殊性質，例如：超微細TiO₂的熔點會降低，這對于熔焰法制取TiO₂單晶體，及TiO₂和鈦酸鹽的半導化是有利的；超微細TiO₂在涂料漆膜中具有透光性，可生產出“閃光涂料”用作汽車的高級漆料；超微細TiO₂具有對紫外線的吸收和屏蔽作用，因此被用作化妝品的防曬劑，摻入透明薄膜塑料，利用其透過可見光，阻擋紫外光的作用，做成食品包裝袋，既能看見內裝食品，又可以久存不變質；利用超微細TiO₂巨大的比表面積，作為催化劑和/或催化劑載體，可提高催化活性和選擇性，這是當前催化領域研究中的一個熱門課題。

↓↓↓超微細二氧化鈦的制備方法

③尺寸分布均勻化

超微細和亞微細TiO₂希望粒度分布窄而均勻，即所謂單分散性或單一尺寸，要求不要有團聚粒子存在。粒度分布不均，特別是有團聚粒子存在，對TiO₂的使用性能非常有害。

使粒度分布狹窄并消除團聚現象的方法，一般有:①采取合適的制備方法并控制好工藝條件；②濕法合成時添加表面活性劑，通過空間位阻效應和/或雙電層斥力作用防團聚并使粒子均勻細化；③采取特殊的洗滌和干燥方法，如用醇、丙酮等有機溶劑洗滌擠水法、冷凍干燥法、超臨界流體干燥法等；④進行水熱處理或非均相共沸蒸餾；⑤超聲氣流粉碎并加入表面活性劑進行表面處理和修飾，或進行超聲波處理。

④多品種化和專用化

不用用途時鈦白粉性能的要求是不同的，下文將舉幾個經典應用進行簡單的說明。a、造紙鈦白和化纖鈦白有它們各自的質量指標，尤其對粒度和粒度分布、遮蓋力、水分散性和白度有極嚴格的要求。b、包核TiO₂顏料：包核TiO₂的開發應用，應引起充分重視。因為這個新品種是減少TiO2用量、降低生產成本的有效方法之一。c、鈦系珠光顏料和鈦系彩色顏料的開發應用：鈦系珠光顏料問世于20世紀60年代。利用TiO₂無毒，無致癌危險，且化學性質穩定的優點，以TiCl₄或TiOSO₄為原料，以云母片為核心，控制適宜的工藝條件，使鈦鹽水解，在云母片上沉積一層水合TiO₂，洗滌干凈后高溫煅燒而成。調節包膜層厚度，可形成不同的色調。近年發展到用SnO₂和TiO₂交替包膜；或用水合TiO₂、SiO₂和Al(OH)₃共沉淀包膜、干燥后用TiO₂再次包膜；或用鐵的各種氧化物、(α-，γ-)FeOOH，甚至Cr(OH)₃、Mn(OH)₃等包膜的方法，獲得更多的色彩，并使顏料的耐光、耐熱、耐候性和耐化學品性能得到改進，從而擴大應用范圍。d、鈦黑TiO₂不僅是白色顏料中的佼佼者，而且也可加工成其它有色顏料，除上面介紹的鈦系珠光顏料和彩色混相顏料外，還可通過改變TiO₂價態的方法，還原制取紫黑色、黑色的低價氧化鈦或氮氧化鈦。產品性能穩定、無毒，可用于化妝品、導電塑料、油墨等。還原劑可以是鈦粉、H₂氣、N₂/H₂混合物，或NH₃氣。

⑤表面改性

TiO₂經過表面改性處理，其性能得到大大提高和改善，用途會更加廣泛。表面改性的方法可以是表面包膜（包復無機物如Al₂O₃、SiO₂或包覆有機物），目的是為了提高TiO₂在介質中的分散性和分散穩定性，或提高涂料的抗粉化和耐久性，改進涂膜光澤和遮蓋力等等。也可以是用鈦酸酯或硅酸酯偶聯劑處理以增加TiO₂與高分子材料間的相容性。

⑥材料復合化

TiO₂超微粉是一種理想的光催化劑，在污水治理和環境保護領域有著廣闊的應用前景。但單一的TiO₂超微粉對光雖然穩定不被腐蝕，但其帶隙較寬，光吸收范圍窄(僅局限于紫外區)，尚達不到照射到地面太陽光譜的10%；同時由于光生載流子的重新復合使之失活而影響半導體TiO₂的光催化效率。

解決問題的方法有三種，其一是利用光敏劑和半導體形成的量子尺寸異質結促進半導體光生空穴和電子的分離，抑制它們的復合。二是兩種半導體氧化物復合物。SnO₂-TiO₂二元半導體，是將SnO₂均勻包復在TiO₂粒子表面上形成的一種復合光催化劑，研究證明，與純TiO₂相比，其光催化活性有較大提高。還有一種方法是利用HCl和HClO₄對TiO₂進行表面修飾。顯然，這種表面修飾與復合化了的TiO₂的性能和功能便得到了改善與提高，從而也就為其實際應用拓展了更加廣闊的空間。

參考來源：

1、略論二氧化鈦的高性能化和高功能化；四川大學超微粉體材料研究所；李大成，周大利，劉恒，張萍，陳朝珍，全學軍等著。

編輯：Alpha