亲水型纳米二氧化钛
混凝土中添加纳米二氧化钛的研究
混凝土中添加纳米二氧化钛的研究一、引言混凝土是建筑业中广泛使用的一种材料，其强度和耐久性是衡量混凝土质量的重要指标。
但是，混凝土在长期使用过程中，容易受到紫外线、酸雨等自然因素的侵蚀，导致混凝土的强度和耐久性下降。
因此，研究如何提高混凝土的耐久性和抗紫外线能力，成为当前建筑材料研究的热点之一。
纳米材料因其具有独特的物理、化学和光学性质，被广泛应用于建筑材料中，其中纳米二氧化钛是一种常用的纳米材料，具有良好的光催化性能和抗紫外线能力，因此，将纳米二氧化钛添加到混凝土中，不仅可以提高混凝土的强度和耐久性，还可以增强混凝土的抗紫外线能力，具有重要的应用价值。
二、纳米二氧化钛的物理、化学和光学性质1. 纳米二氧化钛的物理性质纳米二氧化钛的粒径通常小于100纳米，较普通二氧化钛粒径小得多，具有高比表面积、高活性表面等特点，因此其物理性质与普通二氧化钛有很大差异。
纳米二氧化钛的比表面积很大，可以增加其吸附能力和反应活性，同时也使其表面能和热力学性质发生了变化，导致纳米二氧化钛的化学性质与普通二氧化钛有所不同。
2. 纳米二氧化钛的化学性质纳米二氧化钛的化学性质主要表现在其表面吸附和反应活性上。
由于纳米二氧化钛具有大比表面积，因此可以吸附更多的分子和离子，增强其化学活性。
此外，纳米二氧化钛表面的氧化还原能力也比较强，可以促进许多化学反应发生。
3. 纳米二氧化钛的光学性质纳米二氧化钛的光学性质主要表现在其吸收和反射光谱上。
纳米二氧化钛可以吸收紫外线和蓝紫外线，因此具有良好的光催化性能和抗紫外线能力。
此外，纳米二氧化钛还具有光致发光、非线性光学等特殊的光学性质，这些性质可以被应用于光电子学、生物医学等领域。
三、混凝土中添加纳米二氧化钛的机理1. 提高混凝土强度添加纳米二氧化钛可以提高混凝土的强度，这是由于纳米二氧化钛具有高比表面积、高反应活性和良好的亲水性。
当纳米二氧化钛与水泥反应时，可以产生一系列化学反应，形成新的水化产物，这些产物可以填充混凝土中的孔隙和裂缝，从而提高混凝土的密度和强度。
浅谈二氧化钛
浅谈纳米二氧化钛纳米二氧化钛(Ti02)是一种重要的无机功能材料，由于其粒子具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等性质；其晶体具有防紫外线、光吸收性好、随角异色效应和光催化等性能；而且它的耐候性、耐用化学腐蚀性和化学稳定性较好，因此纳米二氧化钛被广泛应用于光催化、太阳能电池、有机污染物降解、涂料等领域。
但纳米二氧化钛也有一定的局限性，可在纳米二氧化钛中添加合适的物质（如树脂、聚苯胺、偶联剂、氟碳树脂等），对其进行改性。
1. 纳米TiO2的制备（纳米TiO2溶胶）纳米TiO2的制备方法一般分为气相法和液相法。
由于气相法制备纳米TiO2有诸多缺点如:能耗大、成本高、设备复杂等，且条件苛刻,大大限制了其发展。
液相法主要包括水解法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、微波感应等离子体法等制备技术。
而液相法能耗小、设备简单、成本低,是实验室和工业上广泛使用的制备方法。
由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂，在此仅介绍用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶。
溶胶一凝胶法制备纳米TiO2：是以钛的醇盐Ti(OR)2，(R为-C2H5、-C3H7、-C4H9等烷基)为原料。
其主要步骤为：钛醇盐溶于溶剂中形成均相溶液，以保证钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，由于钛醇盐在水中的溶解度不大，一般选用醇(乙醇、丙醇、丁醇等)作为溶剂；钛醇盐与水发生水解反应，同时失去水和失醇缩聚反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶；经陈化、溶胶形成三维网络而成凝胶；干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂，得到干凝胶；干凝胶研磨后煅烧，除去化学吸附的羟基和烷基团，以及物理吸附的有机溶剂和水，得到纳米TiO2粉体。
因为钛醇盐的水解活性很高，所以需添加抑制剂来减缓其水解速度，常用的抑制剂有盐酸、醋酸、氨水、硝酸等。
纳米二氧化钛
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。
紫外线-纳米二氧化钛改性高亲水涤纶织物的制备
所提高 。 关 键 词 紫 外 线 ． 纳 米 二 氧 化 钛 ；涤 纶 织 物 ；亲 水 性 ；氧 化 ；服 用性 能 中 图分 类 号 ： ＴＳ １ ９ ５ ． ６ 文献标志码 ： Ａ
ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ｓ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｚ ｅ ｒ ｏ ｉ ｎ ４． １ １ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ Ｓ ＥＭ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｙ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈｉ ｌ ｉ ｃ ｐｏ ｌ ｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｂｒ ｉ ｃ ｓ ｖ ｉ ａ ＵＶ
ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ／ ｎａ ｎ ｏ－ Ｔｉ Ｏ２ ｍｏ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
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（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ＆ Ｇ ａ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ７ １ ５，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ；
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二氧化钛纳米材料的应用
5二氧化钛纳米材料的应用格便宜。
由于其良好的光学和生物学性能，可应用于紫外线保护。
如果水表面接触角大于130。
或小于5 °可将表面分别定义为超疏水或超亲水表面。
各种玻璃制品具有防雾功能，如镜子，眼镜，具有超亲水或超疏水表面。
例如，冯等人发现可逆超亲水性和超疏水性，可来回切换二氧化钛纳米薄膜。
用紫外光照射二氧化钛纳米棒薄膜时，光生空穴和晶格氧产生反应，表面氧空缺。
动力学上，水分子与这些氧空缺相协调，球形水滴沿纳米棒填补了凹槽，并且在二氧化钛纳米棒薄膜上分散，接触角约为0° -这会导致超亲水二氧化钛薄膜。
羟基吸附后，表面转化成大力亚稳态。
如薄膜被放置在黑暗中，被吸附羟基逐渐取代了大气中的氧气，表面回到原始状态。
表面润湿度由超亲水转换成超疏水。
由于超亲水或超疏水表面，许多不同类型的表面具有防污、自洁性能。
电气或光学性质随吸附而产生变化，二氧化钛纳米材料也可用来作为各种气体和湿度传感器。
就未来的清洁能源应用而言，最重要的研究领域之一，是寻找高效电力和/或氢气材料。
如二氧化钛和有机染料或无机窄禁带半导体敏化，二氧化钛能吸收光，形成可见光区域，并将太阳能转换成电能，应用于太阳能电池。
Gratzel领导的小组，运用染料敏化太阳能技术，实现了将所有太阳能转换成电流，转换效率物10.6%电流。
人们广泛研究了二氧化钛纳米材料用于水分解和制氢，这是因为于水氧化还原时，其具有合适的电子能带结构。
二氧化钛纳米材料另外应用-二氧化钛纳米材料与染料或金属纳米粒子敏化时，形成光致变色。
当然，二氧化钛纳米材料的众多应用之一是光催化分解各种污染物。
5.1光催化应用二氧化钛被认为是最有效的、无害环境的光催化剂，广泛用于各种污染物的降解。
二氧化钛光催化剂还可以用来杀死细菌，可处理大肠杆菌悬液。
发亮的二氧化钛具有强氧化力，癌症治疗中，可用于杀死肿瘤细胞。
人们广泛研究了光催化反应机制。
半导体的光催化反应原理非常简单。
吸收的光子能量大于二氧化钛带隙，电子从价带激发到导带，形成电子空穴对。
纳米二氧化钛能有效降解空气中的有害有机物
纳米二氧化钛能有效降解空气中的有害有机物——文章来源：晶和纳米视角1、纳米二氧化钛光催化剂(JR05)对环境污染的净化功能由于纳米TiO2(JR05)除了具有纳米材料的特点外，还具有光催化性能，使得它在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色。
1.1、降解空气中的有害有机物。
近年来，随着室内装潢涂料油漆用量的增加，室内空气污染越来越受到人们的重视。
调查表明，新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。
目前已从空气中鉴定出几百种有机物质，其中有许多物质对人体有害，有些是致癌物。
对室内主要的气体污染物甲醛、甲笨等的研究结果表明，宣城晶瑞公司的光催化剂可以很好地降解这些物质，其中纳米TiO2(JR05)的降解效率最好，将近达到99.5％。
其降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。
纳米TiO2的光催化剂(JR05)也可用于石油、化工等产业的工业废气处理，改善厂区周围空气质量。
1.2、它可以降解有机磷农物。
这种70年代发展起来的农药品种占我国农药产量的80％，它的生产和使用会造成大量有毒废水。
这一环保难题，使用纳米TiO2(JR05)来催化降解可以得到根本解决。
1.3、用纳米TiO2(JR05)催化降解技术来处理毛纺染整废水，具有省资、高效、节能，最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。
1.4、在石油开采运输和使用过程中，有相当数量的石油类物质废弃在地面、江湖和海洋水面，用纳米TiO2(JR05)可以降解石油，解决海洋的石油污染问题。
1.5、用纳米TiO2(JR05)可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大颗粒TiO2的10倍以上，从而解决大量生活垃圾给城市环境带来的压力。
1.6、一般常用的杀菌剂Ag、Cu等能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分如内毒素。
内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。
利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
日本东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖，这种新产品的表面上有一薄层纳米二氧化钛，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由于纳米二氧化钛的催化作用，可以使这些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。
纳米TiO2光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
气相法二氧化钛功能
气相二氧化钛是一种很细的白色粉末，表面的氢氧基团使其具有亲水性，并且该产品没有任何色素特征。
基本颗粒的平均粒径大约为21nm，颗粒的大小和4g/cm3的密度使其具有50m2/g的特殊表面。
气相二氧化钛P25属于混晶型，锐钛矿和金红石的重量比大约为80/20，由于两种结构混杂增大了TiO2晶格内的缺陷密度，增大了载流子的浓度，使电子、空穴数量增加，使其具有更强的捕获在TiO2表面的溶液组份（水、氧气、有机物）的能力。
纳米级二氧化钛，有优异的紫外线吸收、光催化杀菌、分解有机污染物等性能，可用于纳米涂料，空气净化器、自清洁玻璃、陶瓷等。
纳米二氧化钛在抗菌防霉、排气净化、脱臭、水处理、防污、耐候抗老化、汽车面漆等领域有着广泛的应用，它在环境、信息、材料、能源、医疗与卫生等领域。
亲水型纳米二氧化钛
亲水型纳米二氧化钛亲水型纳米二氧化钛是一种新型的纳米材料，具有很多优异的性能和应用。
它的主要特点是表面亲水性强，能够吸附水分子，从而形成一层水膜，使其表面具有良好的润湿性和抗污性。
这种材料在环境保护、能源、医疗等领域都有广泛的应用前景。
亲水型纳米二氧化钛的制备方法有很多种，其中最常用的是水热法、溶胶凝胶法和气相沉积法。
水热法是将钛酸盐和氢氧化钠在高温高压下反应，形成纳米二氧化钛。
溶胶凝胶法是将钛酸四丁酯和乙醇混合后加入水中，形成胶体，再通过热处理得到纳米二氧化钛。
气相沉积法是将钛酸四丁酯和氧气在高温下反应，形成纳米二氧化钛。
亲水型纳米二氧化钛的应用非常广泛。
在环境保护方面，它可以用于水处理、空气净化和污染物降解等。
在水处理方面，亲水型纳米二氧化钛可以吸附水中的有机物和重金属离子，从而净化水质。
在空气净化方面，它可以吸附空气中的有害气体和微粒，从而净化空气。
在污染物降解方面，亲水型纳米二氧化钛可以通过光催化作用将有机物分解为无害物质。
在能源领域，亲水型纳米二氧化钛可以用于太阳能电池、储能材料和催化剂等。
在太阳能电池方面，它可以作为电极材料，提高太阳能电池的效率。
在储能材料方面，亲水型纳米二氧化钛可以作为超级电容器的电极材料，提高储能效率。
在催化剂方面，它可以用于水分解制氢和CO2还原制甲烷等反应。
在医疗领域，亲水型纳米二氧化钛可以用于药物传递、生物成像和治疗等。
在药物传递方面，它可以作为药物载体，将药物精准地输送到病灶部位。
在生物成像方面，亲水型纳米二氧化钛可以作为造影剂，提高医学影像的清晰度。
在治疗方面，它可以通过光热疗法和光动力疗法等方式治疗癌症和其他疾病。
总之，亲水型纳米二氧化钛是一种非常有前途的新型材料，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展和人们对环境保护、能源和医疗等领域需求的不断增加，亲水型纳米二氧化钛的应用前景将会越来越广阔。
二氧化钛
白色粉末
白色粉末
晶型
金红石含量% 粒径(nm) 干燥减量% 灼烧减量% 表面特性 PH 比表面积（m2/g) 重金属（以Pb计）%
金红石型
99 20-50 1 ####### 亲水性或亲油性 6.5-8.5 80-200 0.0015
锐钛型
-15-50 1 10 亲水性或亲油性 6.5-8.5 80-200 0.0015
1.1.等离子体法 等离子体法是通过激活载气携带的原料形成等离子体，再加 热反应生成超微粒子的方法。以TiCl4为原料，氢气为载气，氧 气为反应气体，应用频率为2450MHz的微波诱导可合成有机膜 包裹的TiO2[4]。1992年，日本东北大学采用等离子体（ICP）喷 雾热解法以Ti的氯化物为原料制得了Ti的氧化物的超微粉。等离 子体喷雾法是利用等离子体喷枪能产生50000K高温的特点，将 这种喷枪的喷出物急骤冷却而生成纳米级的超微粒子 1.2.水解法 水解法主要是利用金属盐在酸性溶液中强迫水解产生均匀分 散的纳米粒子。已有报道，在硫酸根离子和磷酸根离子存在条件 下，用20min到两周左右缓慢地加水分解氯化钛溶液时可得到金红 石型纳米TiO2[5]。水解法又可以分为很多种，以下是几种常见的 水解法： 1.2.1.TiCl4氢氧火焰水解法 该法是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700~1000℃）进行水 解，其化学反应式为： TiCl4（g）+2H2（g）+O2（g）→TiO2（s）+4HCl（g） 这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型产品，纯 度高、粒径小、表面积大、分散性好、团聚程度较小，但成本较 高[4]。
砷（As) W% 铅（Pb) W% 汞（Hg) W%
0.0008 0.0005 0.0001
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亲水型纳米二氧化钛
亲水型纳米二氧化钛是一种新型的纳米材料，具有很多优异的性能。
它的主要特点是具有极强的亲水性，能够吸附水分子，形成水膜，从而使其表面具有良好的润湿性和自洁性。
这种材料在环境保护、能源、医疗等领域都有广泛的应用前景。
亲水型纳米二氧化钛在环境保护方面有着重要的作用。
它可以作为一种高效的光催化剂，能够利用太阳光将有害物质分解为无害的物质，从而净化环境。
例如，它可以将空气中的有害气体如二氧化硫、氮氧化物等转化为无害的氮气和水蒸气，从而减少空气污染。
此外，亲水型纳米二氧化钛还可以用于水处理，能够有效地去除水中的有机物、重金属等污染物，从而提高水质。
亲水型纳米二氧化钛在能源领域也有着广泛的应用。
它可以作为一种高效的太阳能电池材料，能够将太阳能转化为电能。
此外，它还可以用于制备高效的光催化水分解催化剂，将太阳能转化为氢气和氧气，从而实现清洁能源的利用。
亲水型纳米二氧化钛在医疗领域也有着重要的应用。
它可以用于制备高效的抗菌材料，能够有效地杀灭细菌，从而减少感染的风险。
此外，它还可以用于制备高效的药物载体，能够将药物精确地输送到病灶部位，从而提高治疗效果。
亲水型纳米二氧化钛是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。
它
的亲水性能使其在环境保护、能源、医疗等领域都有着重要的作用。
相信随着科技的不断发展，亲水型纳米二氧化钛将会有更加广泛的应用。