纳米二氧化钛
二氧化钛及其应用
编辑本段应用特性纳米TiO2的功能及用途纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。
纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中。
2.1.杀菌功能在紫外线作用下，以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准。
在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌，防止感染。
因此，纳米TiO2能净化空气，具有除臭功能。
1）纳米二氧化钛抗菌特点：1 对人体安全无毒，对皮肤无刺激性。
2 抗菌能力强，抗菌范围广。
3 无臭味、怪味，气味小。
4耐水洗，储存期长。
5热稳定性好，高温下不变色，不分解，不挥发，不变质。
6即时性好，纳米二氧化钛抗菌剂仅需1h就能发挥效果，而其他银系抗菌剂效果则需约24h。
7纳米二氧化钛是一种永久性维持抗菌效果的抗菌剂。
8具有很好的安全性，科用于食品添加剂等，与皮肤接触无不良影响。
2）纳米二氧化钛的抗菌原理：纳米二氧化钛在光催化作用下使细菌分解而达到抗菌效果的。
由于纳米二氧化钛的电子结构特点为一个满 TiO2的价带和一个空的导带 ,在水和空气的体系中 , 纳米二氧化钛在阳光尤其是在紫外线的照射下 ,当电子能量达到或超过其带隙能时 ,电子就可从价带激发到导带 ,同时在价带产生相应的空穴 ,即生成电子、空穴对 ,在电场的作用下 ,电子与空穴发生分离 ,迁移到粒子表面的不同位置 ,发生一系列反应 :TiO2 + hν e —— + hH2O + h——·OH+ HO2 +e——O2 ·O2 ·+ H——HO2·2HO2· —— O2 + H2O2H2O2 +O2 · ——·OH+OH +O2吸附溶解在 TiO2 表面的氧俘获电子形成O2 ·, 生成的超氧化物阴离子自由基与多数有机物反应(氧化) ,同时能与细菌内的有机物反应 ,生成CO2和 H2O;而空穴则将吸附在 TiO2 表面的 OH 和H2O氧化成·OH,·OH 有很强的氧化能力 ,攻击有机物的不饱和键或抽取 H原子产生新自由基 ,激发链式反应 ,最终致使细菌分解。
纳米二氧化钛的制备及其应用研究进展
纳米二氧化钛的制备及其应用研究进展摘要：纳米二氧化钛作为一种重要的功能性材料，在光催化、电池、光电器件等领域具有广泛的应用潜力。
本文对纳米二氧化钛的制备方法进行了综述，并探讨了其在不同应用领域的研究进展。
主要包括溶胶-凝胶法、水热法、气相法等一系列制备方法及其优缺点，以及纳米二氧化钛在光催化、电池和光电器件等领域的应用前景。
最后，总结了现有研究中存在的问题，并展望了未来纳米二氧化钛在各个领域的发展趋势。
1. 引言纳米二氧化钛作为一种重要的半导体材料，因其独特的物理、化学性质而受到广泛关注。
其具有高比表面积、优异的光电催化性能、良好的化学稳定性、可控的光吸收能力等特点，使其在光催化、电池、光电器件等领域有着广泛的应用潜力。
在实际应用中，纳米二氧化钛的功能和性能往往与其结构和制备方法密切相关。
因此，研究纳米二氧化钛的制备方法及其应用是目前材料科学和化学领域的热点之一。
2. 纳米二氧化钛的制备方法2.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米二氧化钛制备方法。
该方法通过将金属前驱物溶解在有机或无机溶剂中，生成溶胶，然后通过控制溶胶的凝胶过程，形成纳米二氧化钛颗粒。
由于溶胶-凝胶法制备过程相对简单、可控性强，使得纳米二氧化钛的晶粒尺寸和形貌可以通过控制溶胶的成分、浓度、PH值等条件来调节。
然而，溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛的缺点是制备周期长，需要较高温度和长时间的热处理。
2.2 水热法水热法是一种采用高温高压水作为反应介质，将金属前体转化为纳米二氧化钛的制备方法。
水热法可以在相对较低的温度下制备出高度结晶的纳米二氧化钛颗粒，其晶形和晶面可通过调节反应温度和时间来控制。
由于水热法制备过程相对简单，且无需添加昂贵的添加剂，因此被广泛应用于纳米二氧化钛的制备。
2.3 气相法气相法是指将气体或气态前体转化为纳米二氧化钛的制备方法。
传统的气相法将有机金属化合物蒸汽通过热分解或水解，控制反应条件，形成纳米二氧化钛颗粒。
纳米二氧化钛作为光催化剂的原理及应用
纳米二氧化钛作为光催化剂的原理及应用纳米二氧化钛是一种广泛应用于光催化降解有机污染物的材料。
其具有高表面积、光稳定性、可控的晶型和可调控的带隙等优良性质。
纳米二氧化钛作为光催化剂的原理是利用其能够吸收光子并激发电子，产生电子空穴对，导致氧化还原反应的发生。
纳米二氧化钛在光照下能够将水分解成氢和氧，也能够将有机污染物降解成二氧化碳和水等无害物质。
因此，纳米二氧化钛在环境净化、水处理、空气净化等方面具有广泛应用前景。
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纳米二氧化钛的性质及应用进展
二、纳米二氧化氧化钛在光学领域具有广泛的应用，其中最具代表性的是光催化。纳 米二氧化钛在紫外光下能够高效降解有机污染物，如挥发性有机物、染料、农药 等。通过光催化反应，这些污染物可以被分解为无害的二氧化碳和水，从而达到 净化环境的目的。此外，纳米二氧化钛还可以用于光电催化制氢、太阳能电池等 领域。
一、纳米二氧化钛的性质
纳米二氧化钛是一种白色粉末，具有高透明度、高分散性和低能耗等特点。 其晶体结构包括锐钛矿型和金红石型两种，前者具有较好的光催化性能，后者则 具有较高的稳定性和耐候性。纳米二氧化钛的制备方法主要包括化学气相沉积、 液相法、溶胶-凝胶法等，其中最为常用的是液相法。
纳米二氧化钛具有优异的光学性能，其带隙能约为3.2 eV，对应于紫外光的 吸收波长范围。因此，纳米二氧化钛在紫外光下具有高效的光催化性能，可用于 降解有机污染物、抗菌消毒等领域。此外，纳米二氧化钛还具有较好的化学稳定 性和耐候性，使其在室外环境下仍能保持较高的活性。
六、结论
纳米二氧化钛作为一种重要的无机纳米材料，由于其独特的物理化学性质， 在光学、电子、医药等领域具有广泛的应用前景。本次演示对纳米二氧化钛的应 用研究进展进行了详细探讨，总结了其研究现状、成果与不足，并指出了未来的 研究方向。随着纳米技术的不断发展和新材料领域的不断创新，相信纳米二氧化 钛在未来将会在更多领域得到广泛应用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
然而，纳米二氧化钛的应用仍存在一些问题和不足之处。首先，其制备过程 较为复杂，需要严格控制制备条件，以保证其结构和性能的稳定性。其次，纳米 二氧化钛的应用过程中可能存在一定的环境风险，需要加强对其生态毒理学的研 究和控制。最后，纳米二氧化钛的大规模生产和应用还需要进一步完善产业链和 市场推广。
结论
纳米二氧化钛的制备综述
纳米二氧化钛的制备综述
纳米二氧化钛（TiO2）是一种具有广泛应用潜力的材料，用于催化、光电子学、传感器、环境污染治理等领域。
制备纳米二氧化钛的方法有很多种，包括溶胶-凝胶法、水热合成法、溶剂热法、气相沉积法等。
下面是纳米二氧化钛制备的一些综述：
1. 溶胶-凝胶法：这是一种常见的制备纳米二氧化钛的方法。
通过将钛源和溶剂混合形成溶胶，然后通过凝胶化反应得到凝胶，最后通过热处理过程形成纳米二氧化钛。
该方法制备的纳米二氧化钛具有较高的纯度和较小的粒径。
2. 水热合成法：这是一种利用高温高压水环境合成纳米二氧化钛的方法。
通过在水溶液中加入适量的钛源和控制反应条件，可以得到形貌和粒径可调的纳米二氧化钛。
水热合成法制备的纳米二氧化钛具有较高的比表面积和晶体质量。
3. 溶剂热法：这是一种利用有机溶剂作为反应介质合成纳米二氧化钛的方法。
通过在有机溶剂中加热处理钛源溶液，可以形成纳米二氧化钛。
溶剂热法制备的纳米二氧化钛可以调控晶体形貌和粒径。
4. 气相沉积法：这是一种利用气相反应合成纳米二氧化钛的方法。
通过在适当的气氛条件下，钛源蒸汽和氧气反应生成纳米二氧化钛。
气相沉积法制备的纳米二氧化钛具有较高的纯度和较小的粒径。
纳米二氧化钛
纳米二氧化钛
基本信息：
CAS#：13463-67-7 分子式：TiO2
性质：
1、金红石型纳米二氧化钛:
具有独特的颗粒形状、良好的分散性和极高的紫外屏蔽性能（经紫外分光光度仪检测，其紫外屏蔽率高达99.99%以上），如用于涂料，可显著提高涂膜的抗老化性、耐洗刷性和自洁功能；用于有机颜料，可提高颜料的耐光等级；
用于防晒化妆品，能大幅提高SPF与PA值，避免UVB与UVA对人体的伤害，从而实现化妆品的紫外全波段物理防晒；用于橡胶、塑料可提高制品的抗老化性、耐磨性和强度等。
2、锐钛矿型纳米二氧化钛:
纳米氧化钛在紫外光的作用下能生成电子--空穴对，由于带正电的空穴具有很强的氧化能力，能够使有机物氧化分解为二氧化碳和水，而有机物初始含有的卤、硫、磷和氮原子也被分别转化为X-、SO4-、PO4-和NO3-等无机盐从而消除原有的危害性。
可广泛应用于空气净化、污水处理、抗菌陶（搪）瓷和工业催化等领域。
用量：1.5-2%
使用方法: 直接加入到体系中，用研磨机或高速分散机分散0.5-2小时，确保分散均匀即可。
包装：15公斤/桶。
催化剂纳米二氧化钛的作用
催化剂纳米二氧化钛（TiO2）具有多种作用，主要集中在以下几个方面：
1. 光催化作用：
纳米二氧化钛在紫外线照射下具有很强的光催化活性。
当其吸收紫外光后，能产生电子-空穴对，这些载流子参与氧化还原反应，能够分解空气中的有害气体如甲醛、苯、氨气以及某些有机污染物，将其转化为无害的二氧化碳和水。
因此，纳米二氧化钛被广泛应用于空气净化、水质净化等领域。
2. 抗菌性能：
光催化作用也能有效杀灭细菌和病毒，通过生成的羟基自由基等强氧化性物质破坏微生物细胞膜和DNA结构，从而实现高效抗菌和抗病毒功能。
这种特性使得纳米二氧化钛常用于制备具有自清洁、抗菌效果的涂层材料，比如应用于建材表面、医疗设备表面处理等。
3. 紫外线屏蔽：
由于二氧化钛对紫外线有较高的反射率和吸收率，所以它是一种高效的紫外线屏蔽剂，可以添加到化妆品、涂料、塑料等材料中，保护人体皮肤或产品免受紫外线伤害，延长产品的使用寿命和提高其耐候性。
4. 新能源应用：
在能源领域，纳米二氧化钛也被研究作为光电化学电池的光阳极材料，利用其光生电荷分离的能力来转化太阳能为电能。
5. 其他功能：
还可作为催化剂载体，支持负载其他活性成分进行催化反应；同时，在某些特定条件下，纳米二氧化钛还可以表现出优异的导电性和良好的化学稳定性，进一步拓宽了其在传感器制造、环保材料、药物传递系统等方面的应用潜力。
纳米TiO2的制备综述
纳米TiO2的制备综述应091-2纳米二氧化钛的制备摘要：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
纳米二氧化钛在生活和生产中有着不可替代的作用：纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。
目前，制备纳米TiO2的方法很多，基本上可归纳为物理法和化学法。
物理法又称为机械粉碎法，对粉碎设备要求很高；化学法又可分为气相法、液相法和固相法。
关键词：纳米二氧化钛制备方法生产生活应用二氧化钛目前主要有以下几种制备方法：一：液相法1.1.溶胶-凝胶法【1】溶胶凝胶法是液相合成制备纳米TiO2的典型方法。
以化学纯的有机钛酸丁脂[Ti(OC4H9)4]为前驱体，将其溶于无水乙醇中，缓慢加水使[Ti(OC4H9)4]水解，得到稳定的TiO 凝胶。
生产中原料物质的量比n[Ti(OC4H9)4]：n[EtOH]：n[H2O]=3：4：3，制得的TiO2凝胶在100~C干燥5h后，放入马弗炉在500"C保温(灼烧)l0h，取出后自然冷却至室温，研磨后即得纳米TiO2粉体。
1.2.水解沉淀法【2】水解沉淀法制备TiO2粉体的工艺流程为：首先在自然冷却下，将TiCl4缓慢滴加到去离子水、浓盐酸水溶液、浓盐酸+硫酸铵水溶液和其他沉淀剂的水溶液中；其后在一定温度下，搅拌、回流、保温一段时间，制备出沉淀物，经冲洗、过滤、干燥；然后在不同温度条件下煅烧一段时间，获得TiO2粉体。
二：气相法：2.1.四氯化钛气相氧化法【3】此法多是以四氯化钛为原料，以氮气为载气，以氧气为氧源，在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米二氧化钛。
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纳米二氧化钛1引言纳米微粒是指尺寸为纳米量级的超微颗粒,它的尺度大于原子簇,小于通常的微粒,粒径一般在1～100 nm之间。
由于纳米微粒有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等基本特性,使得纳米微粒以及纳米材料具有常规微粒和常规材料没有的独特的光、电、磁、热以及催化性能。
自从1984年Gleiter 等人关于纳米材料的报道以来,纳米材料以其优异的性能引起人们的普遍关注。
纳米TiO2 是一种附加值很高的功能精细无机材料。
因其具备良好的耐侯性、耐化学腐蚀性、抗紫外线能力强、透明性优异等特点,被广泛应用于汽车面漆、感光材料、光催化剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添加剂、气体传感器及电子材料等。
但由于纳米TiO2 大的比表面及较多的表面空键,在制备和应用过程中极易发生团聚,使其优异的性能得不到充分的发挥。
近年来人们关于纳米TiO2 改性方面的工作已经做了很多,达到了改性的目的,现综述纳米TiO2 的性质与改性的关系及改性的方法和机理。
2TiO2 的基本结构TiO2 是金属钛的一种氧化物,其分子式为TiO2。
根据其晶型,可分为板钛矿型、锐钛矿型和金红石型三种。
其中锐钛矿型TiO2 属于四方晶系,其晶格参数a 0 = 3. 785 ! , c0 = 9. 514 ! 。
图1为锐钛矿型TiO2 的单元结构,钛原子处于钛氧八面体的中心,其周围的六个氧原子都位于八面体的棱角处,有四个共棱边,也就是说，锐钛矿型的单一晶格有四个TiO2 分子。
锐钛型TiO2 的八面体呈明显的斜方晶型畸变, Ti—O键距离均很小且不等长,分别为1. 937 ! 和1. 964 ! , 这种不平衡使TiO2分子极性很强,强极性使TiO2 表面易吸附水分子并使水分子极化而形成表1面羟基。
这种表面羟基的特殊结构使其表面改性成为可能,它可作为广义碱与改性剂结合,从而完成对TiO2 的表面改性。
3TiO2 的表面性质3. 1表面超亲水性目前的研究认为,在光照条件下, TiO2 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,TiO2 价带电子被激发到导带,电子和空穴向TiO2 表面迁移,在表面生成电子空穴对,电子与Ti4 +反应,空穴则与表面桥氧离子反应,分别形成正三价的钛离子和氧空位。
此时,空气中的水解离吸附在氧空位中,成为化学吸附水(表面羟基) ,化学吸附水可进一步吸附空气中的水分,形成物理吸附层。
3. 2表面羟基相对于其它半导体半金属材料的金属氧化物, TiO2 中Ti—O键的极性较大,表面吸附的水因极化发生解离,容易形成羟基。
这种表面羟基可提高TiO2 作为吸附剂及各种担体的性能,为表面改性提供方便。
3. 3表面酸碱性TiO2 用于涂料时,其表面酸碱性与涂料介质密切相关。
在改性时常加入Al、Si、Zn等氧化物,Al或Si的氧化物单独存在时无明显的酸碱性,但与TiO2 复合,则呈现强酸碱性,可以制备固体超酸。
因此,加入其它金属氧化物改性时,可以形成新的酸碱点。
MoO3 —TiO2 表面有较强的酸性,而ZnO—TiO2 表现出明显的碱性。
这样的表面由于酸碱作用能强烈地吸附某些酸性或碱性有机物,从而完成对纳米二氧化钛的有机改性。
3. 4表面电性TiO2 在干粉状态通常带有静电荷, TiO2 颗粒在液态(尤其是极性的)介质中因表面带有电荷就会吸附相反的电荷而形成扩散双电层,使颗粒有效直径增加,当颗粒彼此接近时,因各具同性电荷而相斥,有利于分散体系的稳定。
经Al2O3 包膜的TiO2 表面具有正电荷,而用SiO2 处理的TiO2 带负电荷。
经硅铝复合包膜的TiO2 ,当质量Al2O3/SiO2> 1时,带正电荷,当Al2O3 /SiO2 < 1时,带负电荷。
调整Al2O3 /SiO2的比例,可改变TiO2 在不同介质中的分散性。
笔者对TiO2 进行了包硅处理,发现其表面状态确实发生了改变,改性前TiO2 的等电点为3. 55,而改性后为2. 5。
4纳米TiO2 的表面改性4. 1利用无机化合物进行改性无机包膜的原理是在纳米TiO2 浆液中添加无机盐,在TiO2 颗粒表面进行沉淀反应,形成表面包覆,而后经洗涤、脱水、干燥等工序使包覆层牢固的固定在颗粒的表面以达到改善性能的目的。
常用的方法有铝包膜、硅包膜、铁包膜和硅- 铝复合包膜等。
如硅包膜原理:在二氧化钛浆液中,加入水溶性的硅化合物如硅酸钠,用酸中和至pH为8～10,使硅以Si (OH) 4 形式沉淀在二氧化钛颗粒的表面。
水溶性的硅酸钠在适当的pH下能沉析出溶于水的单分子正硅酸Si (OH) 4 ,这种单分子正硅酸以不同的速率进行聚合,开始沉析出单体形式的正硅酸或低聚合度的硅酸聚合物,活性很大称活性硅,它牢固地键合到二氧化钛表面羟基上,在二氧化钛表面形成成核点,在这些成核点上它很快缩聚生成硅的聚合物,随着聚合的不断进行致密二氧化硅包覆层开始生长,在二氧化钛粒子表面上形成一层连续的二氧化硅表皮状固体膜。
这种膜具有均匀连续和致密的特点,它使介质不能直接与二氧2化钛表面接触起到保护膜的作用。
事实证明这种包膜不仅是物理包膜,而且是一种化学键合, Si (OH) 4 作为强烈的电子受体,它直接连接到二氧化钛的表面羟基Ti—OH基团上,使具有活性的Ti —OH基团变为Ti—O—Si键。
4. 2利用有机化合物进行改性包覆的原理:在纳米TiO2 浆液中加入有机处理剂,以物理吸附和化学吸附两种形式吸附在TiO2 颗粒的表面。
物理吸附是因为有机表面活性剂分子一般由亲水的极性基和亲油的非极性基两部分组成,当它与有极性的TiO2 分子接触时,它的极性基便被吸附在TiO2 的表面,让非极性基展露在外与漆基亲和,从而使界面张力降低,促使漆基渗入聚集在一起的TiO2 颗粒中,而将空隙中的空气排斥,使TiO2 颗粒相互分离,达到分散的效果。
另外,吸附的有机物分子具有一定刚度的碳链可以阻止颗粒的相互接近,以达到阻止凝聚的目的;化学吸附是有机处理剂与TiO2 表面存在的羟基起反应而连接起来。
例如三已醇胺与TiO2 的反应: 3TiO2 —OH + (HOCH2CH2 ) 3N→(TiOCH2CH2 ) 3N + 3H2O。
常用的有机表面处理剂有醇胺类化合物如二异丙醇胺、乙醇胺、三乙醇胺等;多元醇如季戊四醇、丙二醇、辛戊二醇等;有机硅化合物如甲基硅油、三甲基氯硅烷等;有机盐酸如次亚甲基萘磺酸盐、木质素磺酸钠等。
另外,有文献报道,在TiO2 的表面包覆硬脂酸,使Ti4 +与羧酸形成二齿配合物,能均匀稳定存在于有机相中。
4. 3高能量表面改性利用紫外线、电晕放电、红外线、等离子体照射等进行表面处理,由于技术复杂、成本较高,应用不多。
5纳米TiO2 的表面改性研究进展在查阅文献的过程中得知,关于TiO2 的表面处理的研究在国内外都很活跃。
在国外,例如帝国公司用TiOSO4 水解得纳米TiO2 后分别用硬脂酸钠、三乙醇胺处理,其透明性与紫外屏蔽效果都得到了提高。
此外该公司为了提高纳米TiO2 在涂料中的分散性、耐热耐候性和涂层之间的附着力,纳米TiO2 表面用SnO2 - ZrO2 - SiO2 - Al2O3 进行复合包膜处理。
在国内,也展开了这方面的研究并取得了一些很有意义的结果。
邹柄锁等首次报道了表面包覆硬脂酸的TiO2 超微粒吸收光谱带也有明显蓝移,在室温有光致发光现象,并对这一现象给出了初步的理论解释。
谭俊茹等分别研究了SnO2 - Al2O3 交替包覆的金红石型/云母珠光颜料的耐酸、碱、紫外光、耐硫化氢、有机溶剂和耐热性的情况。
表明了表面包覆后的金红石/珠光颜料的耐性性能明显优于未包覆的颜料的性能。
崔爱莉等对直径为0. 2～0. 4 um的TiO2 粒子硅铝包膜,大大提高了TiO2 分散性、耐光性、耐候性和抗粉化性。
李爱媛,李凤翔采用并流中和法对40 kW等离子氧化法初制TiO2 进行硅铝双层包覆表面处理,使TiO2 的化学活性和颜料的其它一些性能都有明显的改进。
李晓娥等对利用偏钛酸热分解法制备的TiO2 进行表面处理,并对产品进行分析,得出经水合二氧化硅表面处理后的超细TiO2 ,其紫外线的屏蔽能力有很大的提高、透光性好、分散性好且粒子粒径分布窄,球形度好。
对于TiO2无机包膜处理的方法最常用的是采用中和沉积法,这种方法分为两类。
一类是加碱到酸性浆液中,使处理剂沉积下来。
常用的碱性沉淀剂有NH3·H2O、NaOH、NaCO3 等。
3另一类是加酸到碱性溶液中,使处理剂沉积下来。
酸性沉淀剂包括H3 PO4、H2 SO4、HNO3、HCl。
中和沉积法在实际应用中有两种方案,一种是快速包膜,这种方法虽然大大缩短了反应时间,但操作过程较繁琐,而且不易控制,在国内还未见报道。
另一种是常规包膜,这种方法需要反应时间较长,但操作简单易控制,采用此法可以在TiO2 的表面形成一层致密膜。
最新发展了一种用SiO2、Al2O3 或SiO2 /Al2O3 包覆TiO2 的方法—化学气相沉积法。
该方法是在1 300～1 500 ℃高温下,管式反应器中,在流动的气氛下,首先TiCl4 与O2 反应生成TiO2 ,然后与SiCl4、AlCl3 或SiCl4、AlCl3 的混合物混合。
通过调节温度和反应物浓度来控制包覆的厚度和致密程度。
这种方法的包覆机理有两步:首先,金属氯化物化学气相沉积在TiO2 颗粒的表面;然后,它们之间发生气相反应,生成氧化物SiO2、Al2O3 或SiO2 /Al2O3 ,这些氧化物通过烧结紧密结合在一起。
此法虽然为TiO2 颗粒表面包覆提供了一种新的途径,但由于在高温下通过气相反应来实现的,实际应用时成本较高。
还有很多文献都介绍并研究了硅铝包覆TiO2 ,但大多数是进行复合包膜,很少进行单包硅的研究。
针对四氯化钛直接水解制得的纳米TiO2 采用并流中和法进行单包硅处理,探索其形成的机理,并详细讨论影响表面包覆的主要因素,找出最佳包覆实验条件,确定了最大包覆量,从紫外线的吸收能力、分散稳定性及酸溶性等方面综合分析改性前后产品的性能变化,得出包膜改性后的TiO2 分散性、酸溶性都得到了明显的改善。
确定出要得到紫外吸收能力大的TiO2 ,包SiO2 含量在5%左右效果最好。
关于有机改性国外研究的较多,Dong Guk Yu等研究了甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸通过共聚作用接枝在TiO2 粉体的表面,通过红外、热重表征表明共聚物包覆在二氧化钛的表面。
Caseri等在TiCl4 水解过程中加入4—十二烷基苯磺黄酸钠(DBSA) ,水解后的产物用甲苯多次萃取、提纯得到经DBSA表面改性的金红石的TiO2 粉体。
DBSA通过磺酸基与氧化钛粉体表面相互作用而吸附在表面,疏水性的十二烷基则远离表面,因此表面改性后的TiO2 很容易分散在有机介质中。