纳米二氧化钛防雾及自清洁功能
纳米自清洁材料的制备与性能调控技巧
纳米自清洁材料的制备与性能调控技巧自清洁材料是一种具有特殊表面性质的材料，能够在不受外界干扰的情况下，自动清除污垢和污染物。
这种材料广泛应用于建筑、汽车、航空航天和医疗设备等领域，因其具备节能环保、维护方便等优势而受到广泛青睐。
在纳米科技的支持下，纳米自清洁材料得以实现，展现出更加卓越的性能。
本文将重点讨论纳米自清洁材料的制备和性能调控技巧。
纳米自清洁材料的制备需要通过选择适当的材料和制备方法来实现。
目前常用的材料包括二氧化钛（TiO2）、氟碳化物（Fluorocarbons）和石墨烯（Graphene）等。
其中，二氧化钛是最常见的纳米自清洁材料，它能够通过在光照下产生活性氧，从而实现附着在表面的有机物和污染物的分解和清除。
制备纳米二氧化钛可以采用溶胶-凝胶法、水热法、物理气相沉积法等方法，其中溶胶-凝胶法是最常用的一种方法。
此外，利用纳米湿法合成技术，也能制备纳米自清洁材料。
制备纳米自清洁材料的关键在于控制材料的粒径和晶型。
纳米材料的粒径和晶型对其性能有很大影响。
通常情况下，纳米材料的粒径越小，具有更大的比表面积，从而具备更好的活性。
因此，在制备过程中，粒径的控制是非常重要的。
可以通过调节反应条件、添加表面活性剂和控制溶液浓度等方法来控制纳米材料的粒径。
此外，晶型也对纳米自清洁材料的活性和稳定性有重要影响。
合适的晶型可以提高材料的光催化、超疏水和抗菌性能。
因此，在制备过程中，需要选择适当的晶型控制方法，如调节溶液pH值、反应温度和添加特定的催化剂等。
纳米自清洁材料的性能调控技巧是优化材料性能的关键。
在实际应用中，通过合理选择材料和调整材料结构，可以改善材料的自清洁性能。
目前，主要的性能调控技术包括光响应、超疏水性和抗菌性。
光响应是一种常用的调控技术，可以通过控制材料的结构和添加特定的光催化剂来实现。
在光照下，材料表面会产生氧化还原反应，从而降解和分解附着在材料上的污垢和有机物。
超疏水性是指材料表面具备极强的自洁能力，在水滴接触材料表面时，水滴自动将表面的污垢和有机物滚落。
防雾、自清洁玻璃表面纳米TiO2薄膜的研究进展
出降低接 触 角 、 高光敏 性 、 加保 持 时 间是 开发 防 雾、 提 增 自清洁玻 璃 实 用产 品的 关键 ， 着重 综述 了
这 方 面的研 究进展 ， 剖析 了各 因素的作 用原理 。
关键词 ： 纳米 ＴＯ：薄膜； ｉ ； 超亲抽 ｝； 生 接触角
纳 米 ＴＯ 是研究 较 多 的纳 米材 料 之一 ， 具有 ｉ 它
品、 半导体 电池等众
多领 域具有 广 泛的应 用前 景 。近年来 的研 究发 现纳
臭、 防污等环保功能 ， 而且使建筑物的清洗 、 保洁费
大 量节 省 。随着研 究 的深人 ， 最终 ＴＯ 功能 薄膜 必 ｉ 将走 进广 泛 的实际 应用 中 。
Ｎ ｒ ａｇ ｓ ｏｍ ｌｌ ｓ ａ Ｐ ｏ ｃｔｌ ｔｏｌｄ ｌ ｓ ｈｔ ａ ｙ ａ ａ ｏ ａ ｓｃ ｅ ｇ ｓ
图１带看水雾的普通玻璃和镀有ＴＯ 薄膜玻璃的不同 ｉ 目前 ，自清 洁防雾玻璃 已成为全球的研究热点 ， 采 用无机薄 膜制 备 的 自清 洁 防雾玻璃 具有优 良的亲
用。
水陛、 耐久性和成本低。 深人开展自 清洁防雾玻璃的研 究， 将其成果推 向市场 ， 服务于社会 ， 具有重大 的意义。
１ ｉ２ ＴＯ 表面 的超 亲 水 性 原 理
１９ 年 Ｗａｇ ９７ ｎ 等在 （ ａ ｒ＞ Ｎ ｔ ｅ￣撰文报道 了ＴＯ ｕ＞ ｉ 薄膜 的双亲 性［ 通 常情况 下 ， ８ １ 。 纳米 ＴＯ 涂膜表 面 与 ｉ
米 ＴＯ 薄膜表面还具有超亲水特性［ 即水在纳米 ｉ ４ １ ， ＴＯ 薄膜表面的接触角很小 ， 图 １ ｉ 如 所示 。这一新 特 性 赋予 了材 料抗 雾 ， 自清 洁 、 易洗 和 快 干等 功 能 ， 在玻璃幕墙 、 农业暖房 、 各种镜片 、 挡风玻璃和交通
纳米二氧化钛整理织物的自清洁和抗菌性能探讨
１２ 试验布祥准备 ． 将纳米 Ｔ 定量涂覆在 ４块大小 相同的 布样表 面 ， 即分 别
用 ０ ５ １ １ ５ ２５ｍＬ ＴＯ２ 于 ４块 布样 Ｔ 的 １ ４表 面， 代 ． 、 Ｔ２ Ｔ 、 ； 、 、 ３ Ｔ４ 同样 ， 分别用 ０ ５、． 、． ． １ ５２ ５ｍＬ Ｔ０２ ｉ 涂于 ３块布样 ｗ 的 １ ４表 面 ， 代号 分别 为 ｗ１ Ｗ２ 、 ／ 其 、 ＃
１３ ２ 稀释培养 计数法 ］ ．． 将处理 好的试验布样 ｗ ， 分别 放入 ３个准 备好 的三角烧 瓶
中， 然后用 １ｍｌ 的灭菌 定 量刻 度 吸管 移 取 ｌ ｍｌ的光 合 细菌 菌
液， 分别加在 ３个烧 瓶 内的织物上 ， 观察其 对 菌液 的吸收情 况 ， 待其均 匀分散 开几 分 钟 后 ， 每 个 盛有 试 样 的三 角 瓶 中加 入 在 １ ０ｍ１ 冲液 。 ０ 缓 剧烈摇 晃瓶子 ｌｍｉ， 涤细菌 ； ａ洗 将洗涤液稀释 成
布随着 ＴＯ 用量的增加和时间的延长， ｉｚ 其表面滴上的紫红色光合细菌茵液斑迹逐渐变小变浅， 呈现 出良好的 自清洁性和
抗茵性 ＃ Ｔ０ 涂层的 高支贡丝锦毛 织物 随着 Ｔ０ 用量的增加 ， 经 ｉ２ ｉ２ 其灭 菌率增 大， 具有 明显的抗茵性 。 关键词 ： 纳米 ＴＯ ； ｉｚ织物整理 ｆ 自清洁性 ｆ 茵性 抗
维普资讯
・１ ・ ４
纺织科 技 避展
２０ 年第 １ ０７ 期
纳 米 二 氧化 钛 整 理 织 物 的 自清 和 抗 性 能 探讨 洁 菌
江海风 ， 建忠 ， 杨 刘 娜
（ 西安工程大学 纺织与材料学 院， 陕西 西安 ７ ０ ４ ） １ ０ ８
白色涤纶针刺无纺布 １ ｍＸ１ ｍ（ 面简写 为 Ｔ） 灰色 ５ｃ ５ｃ 下 ； 高支 贡丝 锦 ２ ５ ９ ３ ５ｃ ７４ ／ １ ｍ×１ ｍ（ 面简 写 为 Ｗ ） ５ｃ 下 。纳 米
纳米TiO_2自清洁材料的研究进展_刘太奇
纳米T iO2自清洁材料的研究进展刘太奇1,操彬彬1,2,王 晨1(1 北京石油化工学院环境材料研究中心,北京102617;2 北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘 要:由于自洁净材料具有光催化、自清洁、抗菌等功能,人们对光催化自洁净材料的研究日益关注。
本文主要概述了纳米二氧化钛自清洁材料的机理及应用,并介绍了国内外自清洁材料的研究现状及发展趋势。
关键词:T iO2;自清洁;光催化中图分类号:T G74 9 文献标志码:AResearch Development in Nano TiO2Self-cleaning MaterialsL IU T aiqi1,CAO Binbin1,2,WA N G Chen1(1.R esear ch Center of Ecomater ial,Beijing Institut e o f Petr ochemical T echnolo gy,Beijing102617,China;2.Colleg e o f M ater ials Science and Eng ineer ing,Beijing U niv ersity of Chemical T echnolo g y,Beijing100029,China)Abstract:Self-cleaning materials hav e att racted much attentio n in recent years due to their unique characters such as photo cataly st ic,self-cleaning and ant ibacter ial effects.T he ov er view of the mechanism and applicat ions of nano titanium d-i o xide self-cleaning materia ls wer e presented,and the r esea rch status and new development of self-cleaning mater ials wer e mainly intro duced in this paper.Key words:T iO2,Self-cleaning,Pho tocatalystic自清洁材料(Self-cleaning m aterials)是指在自然条件下能保持自身清洁的材料,材料本身具有除臭、抗菌、抗霉、防污等多重功能。
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。
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。
纳米二氧化钛分散的阶段
纳米二氧化钛分散的阶段摘要：I.纳米二氧化钛分散的重要性- 性能限制- 广泛应用领域II.纳米二氧化钛分散的阶段- 初级分散- 中级分散- 高级分散III.纳米二氧化钛分散的方法- 表面活性剂法- 机械法- 团聚控制法IV.纳米二氧化钛分散的应用- 光催化- 杀菌- 防紫外线- 自清洁正文：纳米二氧化钛分散的重要性纳米二氧化钛是一种具有高活性、高光催化活性、高紫外线屏蔽能力和高自清洁能力的材料。
然而，纳米二氧化钛的分散性一直是其性能发挥的瓶颈。
纳米二氧化钛在制备过程中，很容易发生团聚现象，这会导致其性能下降。
因此，如何实现纳米二氧化钛的高效分散成为了一个重要的研究课题。
纳米二氧化钛分散的阶段纳米二氧化钛的分散可以分为三个阶段：初级分散、中级分散和高级分散。
1.初级分散初级分散主要是通过物理手段，如搅拌、超声波和磁场等，使纳米二氧化钛粒子在液体介质中分散。
这一阶段的分散效果较弱，粒子间仍然存在较强的团聚现象。
2.中级分散中级分散主要是通过添加表面活性剂，降低纳米二氧化钛粒子之间的表面张力，从而提高其分散效果。
表面活性剂的种类、浓度和添加方式等因素都会影响其分散效果。
3.高级分散高级分散主要是通过团聚控制法，如制备具有特定结构的纳米材料、添加保护胶和控制溶液pH 值等，实现纳米二氧化钛粒子的高效分散。
这一阶段的分散效果较好，粒子间的团聚现象得到有效抑制。
纳米二氧化钛分散的方法1.表面活性剂法表面活性剂法是利用表面活性剂降低纳米二氧化钛粒子之间的表面张力，从而提高其分散效果。
常用的表面活性剂有阴离子型、阳离子型和两性离子型等。
2.机械法机械法是通过搅拌、超声波和磁场等物理手段，使纳米二氧化钛粒子在液体介质中分散。
这种方法的优点是简单、易操作，但分散效果较弱。
3.团聚控制法团聚控制法是通过制备具有特定结构的纳米材料、添加保护胶和控制溶液pH 值等方法，实现纳米二氧化钛粒子的高效分散。
这种方法的优点是分散效果较好，但操作相对复杂。
二氧化钛的杀菌及自清洁功能
二氧化钛的杀菌及自清洁功能二氧化钛是一种常见的无机化合物，化学式为TiO2、在环境中，二氧化钛具有杀菌及自清洁功能，因其可通过光催化作用产生活性氧物种，从而破坏细菌、病毒及有机污染物等。
以下将以1200字以上对二氧化钛的杀菌及自清洁功能进行详细介绍。
一、杀菌功能：1.光催化杀菌机制二氧化钛通过光催化作用产生活性氧物种，如超氧阴离子（O2·-）、羟基自由基（·OH）和过氧化氢（H2O2），这些物种具有较强的氧化性能，可以破坏微生物的膜结构、蛋白质和核酸，从而引起微生物的死亡。
2.细菌杀菌效果研究表明，二氧化钛对多种细菌具有较强的杀菌效果，包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等。
例如，将二氧化钛涂覆在医疗设备表面，可有效抑制细菌的滋生，降低交叉感染的风险。
3.病毒杀灭作用二氧化钛对多种病毒也具有较强的杀灭作用。
一项研究发现，将二氧化钛涂覆在口罩上，能够有效去除空气中的流感病毒、禽流感病毒等。
此外，二氧化钛还可用于水处理中，有效去除水中的病毒污染。
4.食品安全保障二氧化钛还可应用于食品行业，用于保障食品的安全。
例如，将二氧化钛纳米颗粒添加到食品中，可以起到杀菌、防腐的作用，延长食品的货架期。
二、自清洁功能：1.自清洁效果二氧化钛可通过光催化作用分解有机污染物，例如油脂、颜料、细菌代谢物等。
一项研究表明，在阳光照射下，涂覆二氧化钛的表面可将污染物降解为无害的物质，起到自清洁的作用。
这一功能可应用于建筑材料、玻璃及汽车玻璃等领域，减轻人工清洗的负担。
2.抗污功能二氧化钛还具有抗污功能，即能够阻止污染物附着在表面上。
这是由于二氧化钛具有超疏水和超亲油的特性，使得其表面不易被水和油污染物附着。
这一功能可应用于建筑材料、汽车外表面等领域，提高材料的清洁度和美观度。
3.空气净化作用由于二氧化钛能够光催化分解有机污染物，因此可应用于空气净化领域。
例如，在室内空气净化装置中添加二氧化钛纳米颗粒，可有效去除空气中的甲醛、苯等有害气体。
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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。
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