TiO2表面致密包覆SiO2膜研究
金红石型TiO2_的氧化硅膜包覆及其动力学研究
表面技术第53卷第8期金红石型TiO2的氧化硅膜包覆及其动力学研究张成1，周春勇2，何俊2，陈葵1*（1.华东理工大学 化工学院，上海 200237；2.龙佰四川钛业有限公司，四川 德阳 618209）摘要：目的研究以液相沉淀法制备硅包膜钛白粉（SiO2@TiO2）及氧化硅在TiO2粒子表面的沉积成膜过程动力学，从而指导钛白粉表面改性工艺的优化。
方法以硅酸钠为包膜剂在TiO2表面包覆氧化硅膜层，通过比表面积、Zeta电位、SEM和酸溶率分析，研究包膜温度、包膜pH、熟化时间等工艺条件对SiO2@TiO2膜层结构的影响。
采用动力学模型对氧化硅在TiO2粒子表面的反应成膜过程进行计算拟合。
结果在包膜温度368 K、包膜pH=9.0以及反应熟化时间180 min时，获得的SiO2@TiO2氧化硅膜层致密性好，酸溶率稳定在14%的较低水平，比表面积保持在10.58 m2/g，等电点维持在2.34。
氧化硅在TiO2粒子表面的成核点形成阶段的活化能为16.31 kJ/mol，生长成膜阶段的活化能为25.80 kJ/mol。
结论提高反应温度、在弱碱性条件下、延长熟化时间可使制备的SiO2@TiO2膜层致密性提高；SiO2@TiO2的比表面积、等电点与反映SiO2@TiO2膜层致密程度的酸溶率具有高度的相关性；氧化硅膜层在TiO2表面的包覆过程分为成核点形成以及氧化硅沉积成膜两个阶段，均符合三级反应动力学特征。
关键词：氧化硅；二氧化钛；膜层包覆；致密性；反应动力学中图分类号：TG174 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)08-0210-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.08.020Coating Process and Kinetics of Rutile TiO2 with Silicon Oxide FilmZHANG Cheng1, ZHOU Chunyong2, HE Jun2, CHEN Kui1*(1. School of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China;2. Longbai Group Co., Ltd., Sichuan Deyang 618209, China)ABSTRACT: In order to guide the optimization of the surface modification process of titanium dioxide, the work aims to study the preparation of silicon coated titanium dioxide (SiO2@TiO2) by liquid phase precipitation method and the deposition kinetics of silicon oxide film on the surface of sulfuric acid method titanium dioxide particles. The surface of TiO2 was coated with a silicon oxide film with sodium silicate as the coating reagent. To characterize the structure of SiO2@TiO2, the morphology of SiO2@TiO2 particles was observed by scanning electron microscopy, the specific surface area was measured by a specific surface area analyzer, and the isoelectric point was detected by Zeta potential analyzer. During the experiment, a single variable收稿日期：2023-03-26；修订日期：2023-08-25Received：2023-03-26；Revised：2023-08-25引文格式：张成, 周春勇, 何俊, 等. 金红石型TiO2的氧化硅膜包覆及其动力学研究[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 210-219.ZHANG Cheng, ZHOU Chunyong, HE Jun, et al. Coating Process and Kinetics of Rutile TiO2 with Silicon Oxide Film[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 210-219.*通信作者（Corresponding author）第53卷第8期张成，等：金红石型TiO2的氧化硅膜包覆及其动力学研究·211·method was used to study the effects of process parameters (coating temperature, coating pH and aging time) on the structure of titanium dioxide film. Under the optimal process conditions, the silicon oxide film forming process and reaction kinetic fitting analysis were conducted. The mass concentration of silicate ions at different reaction temperature was measured by XRF, the surface silicon content of TiO2 during the reaction was calculated, and the film forming process of silicon oxide was divided into two stages according to its concentration change trend. In the first stage, the heterogeneous nucleation of silicon oxide was produced by sodium silicate on the surface of titanium dioxide particles, forming nucleation points. In the second stage, silicon oxide molecules were deposited around the nucleation point to form a dense and uniform surface film layer. The reaction kinetics model was used to fit the two reaction stages. Firstly, the first-order to third-order reaction was used to fit the change trend of the silicate mass of TiO2 particles, then the reaction rate constant was calculated by the fitted kinetic model, and finally the activation energy of the reaction was calculated by the Arrhenius equation. The experimental results showed that the SiO2@TiO2 prepared under the conditions of coating temperature of 368 K, reaction pH of 9, and maturation time of 180 minutes had excellent compactness with the specific surface area of 10.58 m2/g, the isoelectric point of 2.34, and the acid solubility of 14%. The results of experiment indicate that higher reaction temperature, weaker alkalinity and longer aging time can improve the compactness of silicon film of SiO2@TiO2. The variation of specific surface area and isoelectric point is highly correlated with the acid solubility of SiO2@TiO2. Therefore, these three indexes can be used together to characterize the density of silicon film. The deposition process of silicon oxide on the surface of titanium dioxide conforms to the characteristics of three-order reaction kinetics. The reaction activation energy in the first stage is 16.31 kJ/mol, and 25.80 kJ/mol in the second stage.KEY WORDS: silicon oxide; titanium dioxide; film coating; compactness; reaction kinetics钛白粉（Titanium Dioxide，TiO2）由于其物理化学性质稳定、遮盖力及白度高等优点，被广泛应用于塑料、油墨、涂料及化妆品等行业[1-2]。
TiO2颗粒表面包覆机理的研究进展
践， 取得 了良好效果 。本文主要就 Ｔ ｉ Ｏ 表面无机处理 即无机包覆 和有 机处 理 的机 理 概 况 作 一 综 述 。 １ Ｔ ｉ ｏ 的表面性质 １ ． １ 表 面超 亲水 Ｉ 生 目前的研究认为， 在光照条件下 ， Ｔ ｉ Ｏ ： 表面的超亲水性起 因于其 表面结构的变化 ： 在紫外光照射下， Ｔ ｉ Ｏ 价带电子被激发到导带 ， 电子 和空穴向 Ｔ ｉ Ｏ 表面迁移 ， 在表面生成电子空穴对 ， 电子与 Ｔ ｉ 反应， 空穴则与表面桥离子反应， 分别形成正三价钛离子和氧空位。 此时 ， 空
聃 论 云
民营科技 ２ ０ １ ７年第５期
Ｔ ｉ Ｏ ２ 颗粒 表 面包 覆机理 的研究进展
杜 凤
（ 辽 宁石化职业技 术学院， 辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ ０ ） 摘 要： 从Ｔ ｉ Ｏ： 的表面性质 出发 ， 阐述 了进行表面 包覆的基础条件 ； 进 而从表 面处理 的作 用、 分 类、 机理等方 面综述 了Ｔ ｉ Ｏ 颗粒 无机 包覆和有机 包覆的研 究进展 ， 着重阐述 了 Ｔ ｉ Ｏ 包硅 包铝及有机 包覆机理。 关键词 ： 二 氧化 钛 ； 无 机 包覆 ； 有 机 包覆 ； 作 用 机 理 回顾历史， ２ Ｏ世纪 ８ ０年代前后 ， 国际市场的 Ｔ ｉ Ｏ 颜料的产品牌 ２ ． ２ 表 面处理 分类 无机表面处理方法一般多采用中和法 ，即在一定温度下在浆液 号总数 曾多达 ６ ０ ０ 余个 ，每个大型生产商均能提供分门别类的适用 不同领域的产品牌号 ， 这在当时是一种潮流 、 方 向和需求－ １ ］ ， 但随着经 中加入 酸 ｌ 生（ 或 碱性 ） 包 膜剂 ， 再 以碱 （ 或酸） 中和 ， 使包 膜处 理剂 沉 淀 济形势的发展 ， 发现牌号众多并不总是优点， 因为在给用户更多选择 在 Ｔ ｉ Ｏ ： 粒子表面上的方法。 有机表面处理剂的加人方式 ， 通常都在无 机表面处理后加人。一种是湿法加人 ， 即在水洗 、 过滤后干燥前， 滤饼 机会的同时， 也是用户感到无从着手选择和仓储繁琐 ， 也会引起配方 两次加水制成浆料加人。该法适用于包硅膜量较大， 采用喷雾干燥的 复杂化等问题。 而且近几年 ， Ｔ ｉ Ｏ 颜料的最大应用领域一 涂料工业的发 展趋势之一是配方统一化 ，用户不愿意因不同品牌 Ｔ ｉ Ｏ 产品间存在 工艺。 另 一 种是 干法 加 入， 即 在 钛白 粉气 流粉 碎时 加 入。 操 作时 有 机分 性能差异而修改 自己的工艺配方 ， 希望在生产配方 中使用性能上无多 散剂的水溶液可从气流粉碎机加料 口喷人或在气流粉碎机出口喷人。 大差异 的多功能型 Ｔ ｉ Ｏ 颜料 ，从而使 自己的涂料产品质量能全面优 表 面处 理方法 见 图 １ 。 化和稳定日 。 从之前 的数百种牌号到现今百余种 的 Ｔ ｉ Ｏ 品种 ， 这些 有机包 膜 ｌ 牌号的主要开发途径是什么呢？ 答案只有—个 ： 表面处理。 表面处理决 厂 包膜剂 ． ｛ 定产品的使用性能和使用范围， 表面处理技术是国内外生产商非常重 视并 大 力进 行 研发 的课 题 。 一些 重 要 的 技 术 成 果 已应 用 于 生 产 实 表 面 处 理 工 艺 Ｊ Ｌ 无 机 包 膜 广 与 气 相 氧 化 同 步 进 行
二氧化钛的表面处理
二氧化钛的表面处理0 前言二氧化钛(俗称钛白粉)广泛应用于涂料、油漆、塑料、造纸、化妆品及医药工业中。
其中，涂料和油漆领域所占比重最大。
尽管在过去30年间，涂料和油漆消耗的二氧化钛量在总消耗量中的份额，由60％~62％下降到55％一58％，这主要是由于塑料制品等工业领域中二氧化钛用量增长更迅速。
为适应市场需求，钛白工业试图开发有尽可能多的适合各种用途的标准钛白。
但是，这必然会在开发阶段产生一个问题，即决定以什么性能作为主导的问题：是以光学性能为主导，还是光泽促进性为主导，还是以分散性或耐候性为主导的问题。
开发新一代通用型钛白的目的，就是将钛白优异的光学性能、高光泽和很好的分散性、耐候性在一种钛白产品中表现出来，使旧有的标准钛白升格为真正的多用途钛白，大量减少供应商库存积压，是一项具有相当意义的挑战。
二氧化钛颜料在白色颜料中的折光指数是最高的，具有优异的光散射能力、高消色力和遮盖力等性能。
钛白粉分为金红石型和锐钛型两种晶型，其主要区别在于晶格结构、折光指数、密度和对UV光的稳定性。
金红石型钛白粉的折光指数、稳定性、耐光性和遮盖性等均优于锐钛型，它在分散体系(聚合物)中的光散射性比锐钛型高20％左右。
但是二氧化钛也存在着与生俱来的缺陷，其中最突出的是光化学活性。
二氧化钛在有水分的情况下经目光照射(主要是近紫外光谱域)，其晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子，这种新生态氧具有极强的活性，造成涂膜中的有机物质氧化，使高分子有机物逐渐发生断链、降解，最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色，导致耐候性降低。
其次，无论是通过硫酸法的水解和煅烧工艺还是氯化法气相氧化工艺生产出来的二氧化钛都存在着一些品格缺陷，即肖特基缺陷，其粒子表面上存存着许多光活化点，在一些微量杂质如10-6～10-3的Fe、Cr、V等存在的情况下，会加速其光化学反应，从而引发自由基键反应破坏涂膜等有机介质。
另外，二氧化钛本质上是亲水憎油性物质，表面带负电荷，在有机介质中的分散性很差，会使涂料产生浮色、发花、絮凝和沉淀，这就给它在漆料中的应用造成很大困难。
二氧化钛颜料表面包覆及光活性评价研究进展
2017年第36卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4613·化 工 进展二氧化钛颜料表面包覆及光活性评价研究进展李家其1，周硕林1，2，徐琼2，钟文周2，刘贤响2，尹笃林2（1长沙师范学院初等教育系，湖南 长沙 410100；2石化新材料与资源精细利用国家地方联合工程实验室，湖南师范大学化学化工学院，湖南 长沙 410081）摘要：二氧化钛是目前应用最为广泛的白色颜料，但由于其在紫外光照下表现出光催化活性，造成与之接触的有机基质出现龟裂、失色和粉化等现象，严重影响了涂层及复合材料的使用寿命，也限制了二氧化钛的应用范围，研究二氧化钛表面包覆及光活性评价对相关产业发展具有重要的意义。
本文综述了近年来国内外二氧化钛表面包覆方法，主要包括无机包覆和有机包覆，详细介绍了二氧化钛颜料光活性评价方法的探索，并对上述评价方法的优缺点进行了简要对比，指出在二氧化钛表面实现可控、高效、针对性的包覆及建立可靠、适用、快速的光活性评价方法是二氧化钛颜料领域的主要研究方向。
关键词：二氧化钛；颜料；光活性；降解；包覆；评价中图分类号：O612.4 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4613–09 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1547Research progress on the surface coating and photo-activity evaluation oftitanium dioxide pigmentLI Jiaqi 1，ZHOU Shuolin 1，2，XU Qiong 2，ZHONG Wenzhou 2，LIU Xianxiang 2，YIN Dulin 2（1Junior Education Department ，Changsha Normal University ，Changsha 410100，Hunan ，China ；2National & LocalJoint Engineering Laboratory for New Petro-chemical Materials and Fine Utilization of Resources ，College of Chemistry and Chemical Engineering ，Hunan Normal University ，Changsha 410081，Hunan ，China ）Abstract: Titanium dioxide （TiO 2）is an important white pigment ，which is widely used in paint ，plastic ，paper and rubber industries. However ，TiO 2 is able to catalyze the degradation of organic matrix under UV light ，which causes unfavorable results in properties ，such as discoloration ，cracking ，and chalking. This photo-catalytic behavior seriously limits the utilization of titanium dioxide in organic coatings. Hence ，the surface coating and photo-activtiy evaluation of TiO 2 is necessary and important. In this paper ，surface treatment of inorganic or organic on TiO 2 was reviewed. In detail ，the evaluation methods of photo-activity of titanium dioxide pigment were also introduced ，and the advantages and disadvantages of the methods were summarized. The realization of the controllable ，efficient and targeted coating on TiO 2 surface ，and the development of the reliable ，applicable and rapid method to assess the photo-activity of TiO 2 pigment will be main research directions in this field. Key words ：titanium dioxide ；pigment ；photo-activity ；degradation ；coating ；evaluation二氧化钛（TiO 2）是最重要的白色颜料，广泛应用于涂料、油墨、造纸、塑料与合成纤维等领 域[1]。
TiO2颗粒表面包覆SiO2纳米膜及其表征
摘 要 ： ｉ。作 为 一 种 重 要 的 催 化 剂 ， 石 油化 工 方 面 有 重要 的应 用 ， 别 是 煤 基 合 成 油和 超 深 度 脱 硫 中的 优 越 性 受 ＴＯ 在 特 到 注 目。 同 时 ＴＯ 还 是 重要 的 白 色颜 料 ， 了提 高 ＴＯ 的 应 用性 能 ， ＴＯ ｉ２ 为 ｉ： 对 ｉ 颗 粒 进 行 了 ＳＯ 纳 米膜 的 表 面 包覆 改 ｉ。 性 。 采 用精 确控 制 ｐ 值 的 连 续 法在 ＴＯ Ｈ ｉ 颗 粒 表 面 包覆 了 ＳＯ ｉ 的 纳 米 层 ， 进 行 了 Ｔ Ｍ、 Ｒ Ｅ Ｅ Ｓ Ｘ Ｓ ＩＰ和 并 Ｅ Ｈ Ｔ Ｍ、 Ｄ 、 Ｐ 、Ｃ 光 学性 质 表 征 。证 明 了 ＳＯ 在 ＴＯ 颗 粒表 面 形 成 了一 层 连 续 的 纳 米 膜 ， 度 大 约 为 ３ ５— ． ｍ，ｉ２凝 胶 纳 米 膜 ｉ２ ｉ２ 厚 ． ４ ０ｎ ＳＯ
Ｖｏ ＿ ０ Ｎｏ ３ ｌ３ ．
Ｊ ｎ ２ ０ ｕபைடு நூலகம் ０８
文章 编 号 ： ０ ０— ６４ ２０ ）３— ｌ３— ３ １０ ２ ３ （０ ８ ０ ０ 】 ０
ＴＯ ｉ２颗 粒表 面包 覆 ＳＯ ｉ２纳 米膜 及其 表 征
何 文森 朱 嘉林 罗 浩 文 ， ，
（ 电子科技 大学 ：． ａ 物理电子学院 ，． ｂ 应用数学学院 ， 四川 成都 ６ ０ ５ ） １０４
中 图分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ６
文 献标 识码 ： Ａ
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／， ｓ，０ ０— ６ ４ ２０ ．３ ０ ９ Ｏ ：１ ．８３ ｊｉ ｎ １０ ２ ３ ．０ ８ ０ ．２ ｓ
包膜 ， 白度 、 候性 和光泽 度 等光 学性 质 有 明显 的 其 耐 ＴＯ ｉ 作为一种重要 的催 化剂 ， 在石 油化工 方 面有 提高 。这 种表面处 理后 的 ＴＯ ｉ 可 以作 为一种 催化 剂 重要 的应用 ， 特别是煤基 合成油 和超 深度脱 硫 中 的优 用于煤基 合成油和超深度 脱硫 中。 越性 受到注 目 ， 目前石油 催化 的研 究热 点 之一 。同 是 时 ＴＯ 是 重要 的 白色 颜 料 ， 有 优 异 的遮 盖 能 力 和 ｉ 具 白度 ， 广泛应用 于涂 料 、 塑料 、 造纸 、 胶 、 维 、 墨 、 橡 纤 油 化妆 品中 。ＴＯ 颗 粒 的表 面性质 对 于其 在 不 同介 １ １ 试 剂 ｉ ． 质 中的分 散Ｊ 耐侯 性和化学 稳定性 有 着至关 重 要 的 ｊ 生、 ＴＯ ｉ 粉 末 （ 红 石 型 产 品 ， ｉ 质 量 分 数 为 金 ＴＯ 影响 ， 近而影 响其光学 性能 ， 而且 ＴＯ ｉ 具 有光 催 化活 ９ ． ％ ， ９ ５ 平均 直径 ３ ０ｌ ， ａＳＯ （ ２ ｍ） Ｎ ｉ 分析 纯 ， 国医 ｑ 中 性， 曝露在 阳光 中会催 化其周 围的 有机 树 脂 降解 ， 其 药 集 团上海 化学 试剂公 司） 。 氧化作用使涂料 的耐侯性 、 光泽度 下 降。因此 有 必要 １ ２ 样 品 制备 ． 首先将 ＴＯ 本身 稳定 化 ， ＴＯ ｉ 在 ｉ 颗粒 表 面 和有机 树 １ ２ １ ＴＯ ． ． ｉ 颗粒 表面包 膜 ＳＯ ｉ 纳米膜 的制 备 脂 之间形成一道屏 蔽膜 ， 免催化 有机树 脂 降解 。 目 避 在 含 ＴＯ ｉ 水浆 液 中 ， 加入 分 散 剂 （ ａ Ｏ ） ， Ｎ Ｐ 然 前 的方法有 无 机包 膜处 理 和有 机 处理 。无 机包 膜 处 后 调节浆 液 为碱 性 ， 速分 散 。在 剧 烈 搅 拌 下 升 温 高 理 主要有钛 、 、 、 锆 硅 铝氧化 物 或水合 氧化 物 ｌ ｊ ２ 。包 到 ６ ℃ ， 节 浆 液 至 合 适 的 ｐ 值 ， 流 加 入 Ｏ 调 Ｈ 恒 膜 的组成 和质量 直接影 响到 ＴＯ ｉ 的各项 应用 性 能指 Ｎ ２ ｉ３ 液 （ ＳＯ ） ｍ（ ｉ ２ ａＳＯ 溶 ｍ（ ｉ２ ： ＴＯ ）：０ ０ ） 老 化 一 ．３ ， 标， 因此 对 ＴＯ 包 膜 的研 究有 重要 意 义 。ＳＯ 包 定 时间 ， 化 、 滤 、 ｉ ｉ 熟 过 水洗 、 燥 即 得 ＳＯ 干 ｉ 凝 胶 纳 米 膜 ＴＯ 颗 粒后 ， ｉ 对其 消色力 等光学 性 质有 所 提 高 ， 而 膜包 覆 的 ＴＯ 样 品。 ｉ，
超细TiO2颗粒表面包覆CeO2膜的研究
微细加工技术 &’()*+,-)’(,.’*/ .0(1/*2*34
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颗 粒 表 面 包 覆
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膜 的 研 究
" 邹建新% ， 高仕忠% ， ， 杨9 成%
关9 键9 词： 超细二氧化钛； 氧化铈膜； 光催化活性； ! 电位； 包覆 中图分类号： .H$"%9 9 9 文献标识码： ,
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金红石 .?*" 较锐钛型 .?*" 具有更高的耐候性 和耐光性， 但金红石 .?*" 表面仍然 存在光活 性缺 陷， 对超细金红石 .?*" 进行表面处理， 即在颗粒表 层均匀包覆一层氧化物膜， 可以有效降低二氧化钛 的光化学活性， 有利于进一步提高二氧化钛的分散 性、 耐候性、 耐光性和抗粉化性等。 用于超细二氧化钛表 面包覆的氧化 物通常有 ,I" *; ， J?*" ， (@*" 和 KL*" 等， 近 年来有人对 ,I" *; 和 J?*" 包膜进行过研究， 而 (@*" 的包膜研究国内 暂未见报道
元素 未包膜 包覆量 $+ 包覆量 "- !+ 包覆量 "- "1+ )* "% $"- ,! /- #1 #- ,/ &’ !,- ./ !- !$ !- 2# ,- !! (
微细加工技术
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有机颜料的表面纳米包覆改性及其在涂料中的应用研究
有机颜料的表面纳米包覆改性及其在涂料中的应用研究一、本文概述随着科学技术的不断发展，有机颜料作为涂料工业的重要组成部分，其性能的提升和改性一直是研究的热点。
其中，表面纳米包覆技术作为一种新兴的改性方法，近年来受到了广泛关注。
该技术通过在有机颜料表面引入纳米级别的无机材料，形成一层或多层包覆层，从而改变颜料的表面性质，提高其稳定性、分散性、耐候性和耐腐蚀性等。
本文旨在探讨有机颜料的表面纳米包覆改性技术及其在涂料中的应用，分析改性前后的颜料性能变化，为涂料工业的发展提供理论支持和实践指导。
文章将首先介绍有机颜料的基本性质和应用现状，阐述表面纳米包覆改性的基本原理和方法。
接着，通过具体的实验研究和数据分析，探讨不同纳米包覆材料对有机颜料性能的影响，以及纳米包覆层在涂料中的稳定性和分散性。
在此基础上，文章还将对表面纳米包覆改性后的有机颜料在涂料中的应用进行深入研究，评估其在不同涂料体系中的表现，为实际生产中的应用提供指导。
本文旨在全面系统地研究有机颜料的表面纳米包覆改性技术及其在涂料中的应用，为提升涂料性能和拓展有机颜料的应用领域提供新的思路和方法。
二、有机颜料表面纳米包覆改性的原理与方法有机颜料的表面纳米包覆改性是一种通过物理或化学方法在颜料表面形成一层纳米级的包覆层，以改善其性能并扩大其应用范围的技术。
其原理主要基于纳米包覆层对有机颜料表面的覆盖和保护，以及由此产生的表面效应和界面性质的改变。
纳米包覆改性的原理主要包括两个方面：一是纳米颗粒对有机颜料表面的覆盖和包裹，形成一层阻隔层，保护颜料免受外界环境的侵害；二是纳米颗粒与有机颜料表面之间的相互作用，如化学键合、物理吸附等，从而改变颜料的表面性质，如润湿性、分散性、光稳定性等。
物理法主要包括机械混合法、超声波法、球磨法等。
这些方法主要通过物理作用力将纳米颗粒与有机颜料混合在一起，形成包覆层。
这种方法操作简单，但包覆效果往往不够理想，纳米颗粒与颜料之间的结合力较弱。
TiO_2_SiO_2薄膜的光催化活性和超亲水性能
T iO2-SiO2薄膜的光催化活性和超亲水性能Ξ于向阳ΞΞ程继健(华东理工大学无机材料研究所,上海 200237)摘要:采用溶胶凝胶法在普通玻璃表面制备了均匀的T iO-SiO2光催化薄膜,并研究了SiO2含2量对T iO2光催化性能和超亲水性能的影响。
对罗丹明B的光降解实验表明,加入少量的SiO2可提高T iO2薄膜的光催化性能,过多的SiO2降低了T iO2光催化活性。
但超亲水性的实验则表明,加入量提高了玻璃表面的超亲水性能。
较多的SiO2关键词:二氧化钛;二氧化硅;光催化活能;超亲水性中图分类号:T Q171.73+9 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2001)03-0038-05 The Photocatalytic Activity and Super-H ydrophilicProperty of TiO2-SiO2FilmsYU XiangΟyang,CHENG JiΟjian(Research Institute of Inorganic Material,East China University of Science&T echnology,Shanghai,200237,China) Abstract:T iO2-SiO2films are coated on the surface of glass by s ol-gel process.E ffects of the am ount ofSiO2addition on the photocatalytic activity and super-hydrophilic property of T iO2are investigated.Resultsof photodecom posing Rhodamine B show that a small am out of SiO2addition im proves the photocatalytic ac2tivity of T iO2;however,a larger am ount of SiO2addition im proves the super-hydrophilic property of T iO2.K ey w ords:T itania;Silica;Photocatalytic activity;Super-hydrophilic property1 前言自从1972年T iO2光催化特性由日本藤 昭教授发现以来,以其为代表的光催化材料已得到广泛的研究,利用T iO2光催化材料对环境中各种污染物的明显去除效果已引起世界的广泛关注。
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作者简 介 ：邝琳娜 （１９８８一），女 ，硕 士 ，主要从 事制 造行业 的工 作 。
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ＴｉＯ２表 面致 密包覆 ＳｉＯ２膜研 究
第 ２期
பைடு நூலகம்
剂 ，在充 分分 散 的二氧化 钛颗 粒表 面包覆 生成 均匀 致密的水合二氧化硅薄膜 。
１ 实验
１．１ 实验 原 料
工业级 金红石型二 氧化钛 （攀钢钛业），六偏磷 酸 钠 （ＡＲ），硅酸钠 （ＡＲ），氢氧化钠 （ＡＲ），硫酸（ＡＲ）。
为 ｐＨ＝１０、硅 添加量 ３％、陈化 时间为 ３ｈ及温度 为 ８０℃时，ＴｉＯ 表 面水合 ＳｉＯ 包覆膜 致密 、均 匀 、
表 面光 洁 ，随 着 包膜温 度的 升 高膜 的致 密性和 光 滑度提 高 ，高分 辨率 透射 电镜 照 片显 示 包覆 膜
的厚度 约 为 ３ｎｍ，与理 论计 算膜 厚一 致 。
２０１４年 ６月
四川有 色金属
Ｓｉｃｈｕａｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍ ｅｔａｌｓ
文 章 编 号 ：１００６—４０７９ （２０１４）０２－００４１－０４
ＴｉＯ２表面致密包覆 ＳｉＯ２膜研究
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邝琳娜 ，周 大利 ，刘舒 ，吕波 ，雷欣 怡
（１．四川大学材 料与工 程学院 ， 四川成都 ６１００６４；２．钒钛 资源 综合利用 国家 重点实验 室 ， 四川Ｉ攀枝 花 ６１７０００）
钛 白粉是钛 系产 品 中最 重要 的一种 ，化学 名称 为 二氧化钛 （ＴｉＯ￣，具 有稳定 的物理 、化 学性质 ，被认 为 是 目前 世界上性 能最 好 的一种 白色颜 料 ，广 泛应 用 于涂料 、塑料 、造纸 、食品添加和医药等工 业。但钛 白粉本身 存在 晶格缺 陷 －２］，表面上 的许 多光 活化 点 会 使涂膜 在紫外 光 的照射下 发生失 光和 粉化 现象 。
为了提 高其性 能 ，需要对其进行表 面处理 。一般通过 在二 氧化钛颜料粒子 表面包覆一层或 多层无机物或 有 机物 的包膜层 ，以改善 二氧化 钛 固有 的缺 陷或改 变其颗粒 的表 面性质 ，提 高它 的耐候 性 、分散性等应 用 性 能 。
本 研究采用 液相 沉积 硅包覆 法 ，硅 酸钠 为包覆
摘 要 ：采 用液相 化 学沉 积法在 ＴｊＯ 表 面 包覆 水 合 ＳｉＯ 膜 。利 用 ＳＥＭ、Ｆｒ＿ＩＲ、ＥＤＳ及 ＴＥＭ 等
测试 方 法对 ＴｉＯ 包硅样 品进 行表 征 ，研 究 了 包覆 过程 的 温度 、ｐＨ 值 、硅 包覆 量 等 对 包硅 效 果 的
影响。结果表明：水合 ＳｉＯ２包覆膜与 ＴｉＯ：表面具有 Ｔｉ一０－ｓｉ键 ，形成化学键合 。控制硅 包膜条件
１．２ ＴｉＯ 包覆 ＳｉＯ 薄膜步骤
将 二 氧 化 钛 与 水 调 配 成 浆 料 ，其 固 液 比 为 Ｗ ／Ｖ—ｂｃ￣＝１／３，用 ＮａＯＨ调 节 ｐＨ到 １０，再 加 入分 散 剂 六 偏 磷 酸 钠 （ＮａＰＯ，） ，Ｐ２０ 的化 学 计 量 控 制 在 Ｗｎ ：Ｗ． 为 ０．１％－４）．３％，浆料进 行搅拌 和超声 分散 ， 再调节 ｐＨ到设定值和水浴加热到温度设定值 ，然后 进行 搅拌 和超声 分散 。通过 控制 Ｎａ ＳｉＯ 溶液浓 度 、 加料 比例（硅钛 质量 比 Ｗ ，Ｗ ，ｗｔ％）、加料速 度 、熟 化 时间 、过程 中和最终 浆料 ｐＨ值 ，对钛 白粉进行 硅 沉积包膜 。浆料进行过滤 ，用蒸馏水洗涤 至滤液中没 有 ｓｏ？，１２Ｏ 干燥处理 ，研磨均匀后分项检测 。
关键词 ：ＴｉＯ２；表面包膜；ＳｉＯ２；分散性
中 图分 类 号 ：ＴＱ１３４．１ｌ
文献标志码 ：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ＴｉＯ２ Ｃｏａｔｅｄ ｂｙ Ｄｅｎｓｅ ＳｉＯ２ Ｆｉｌｍ ＫＵＡＮＧ Ｌｉｎｎａ ，ＺＨＯＵ Ｄａｌｉ ，ＬＩＵ Ｓｈｕ ，ＬＶ Ｂｏ ，ＬＥＩ Ｘｉｎｙｉ
ｆ１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ ｋｅｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａ ｔｉｏｎ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ ６１ ７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｆ ｉｌｍ ｗａｓ ｃｏａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ＴｉＯ２ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄ－ｐｈａｓｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｏｆ Ｓｉ ｃｏａｔｅｄ ＴｉＯ２ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＳＥＭ，ＦＴ－ＩＲ，ＥＤＳ ａｎｄ ＴＥＭ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐＨ ｖａｌｕｅ，ＳｉＯ２ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｆｉｌｍ ｗａｓ ｃｏａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ＴｉＯ２ ｗｉｔｈ Ｔｉ—Ｏ—Ｓｉ ｋｅｙｓ，ｆｏｒｍｉｎｇ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｂｏｎｄｓ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐＨ ｗａｓ １０，ｓｉｌｉｃｏｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ３％ ，ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｗａｓ ３ｈ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ８０。Ｃ，ｔｈｅ ｆ ｉｌｍ ｗａｓ ｄｅｎｓｅ，ｕｎｉｆｏｒｍ， ｓｍｏｏｔｈ ａｎｄ ｉｔｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｓ ｒｉｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ３ｎｍ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ＴｉＯｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ；ＳｉＯ２；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ