纳米二氧化钛研究现状
2024年二氧化钛纳米材料市场前景分析

2024年二氧化钛纳米材料市场前景分析摘要本文旨在对二氧化钛纳米材料市场的前景进行分析。
首先,我们将介绍二氧化钛纳米材料的概念和特性。
然后,我们将探讨二氧化钛纳米材料在各个行业中的应用现状,并结合市场数据分析了二氧化钛纳米材料市场的发展趋势和前景。
最后,我们会提出一些建议,以帮助企业和投资者在二氧化钛纳米材料市场中获得更好的发展机会。
导言二氧化钛纳米材料是一种具有纳米级粒径的二氧化钛颗粒。
由于其高比表面积、优异的光催化性能和化学稳定性等特性,二氧化钛纳米材料在许多领域中得到了广泛的应用。
二氧化钛纳米材料的应用现状紫外线防护产品由于二氧化钛纳米材料具有优异的光蓄敏性能,被广泛应用于紫外线防护产品中,如防晒霜、太阳镜等。
随着人们对皮肤保护的意识提高,二氧化钛纳米材料在防晒产品市场中的需求将继续增长。
环境污染治理二氧化钛纳米材料在环境污染治理中也有很大的应用潜力。
它可以通过光催化反应降解有害气体和有机污染物,净化空气和水源。
随着环境污染问题的日益突出,二氧化钛纳米材料在环保市场中的需求将持续增长。
新能源领域二氧化钛纳米材料也被广泛应用于新能源领域。
其在光电转换和储能方面的性能出色,被用于太阳能电池和锂离子电池等设备中。
随着可再生能源的发展和电动车市场的快速增长,二氧化钛纳米材料在新能源领域的市场需求将大幅增加。
二氧化钛纳米材料市场的发展趋势和前景根据市场研究数据显示,二氧化钛纳米材料市场在过去几年中保持了稳定的增长态势,并预计未来几年内将继续保持良好的发展态势。
以下是几个值得关注的趋势和前景:1.技术创新推动市场增长:二氧化钛纳米材料的研发和应用领域不断拓展,技术创新将推动市场的持续增长。
2.市场需求增加:紫外线防护产品、环境污染治理和新能源领域的需求不断增加,将为二氧化钛纳米材料市场提供更多的市场机会。
3.政策支持促进市场发展:政府对环境保护和新能源领域的支持政策将进一步促进二氧化钛纳米材料市场的发展。
黑色二氧化钛纳米材料研究进展

黑色二氧化钛纳米材料研究进展黑色二氧化钛纳米材料是一种新型的纳米材料,由于其独特的物理、化学和光学性质,近年来备受。
本文将概述黑色二氧化钛纳米材料的制备方法、性能研究及其应用前景,并探讨当前研究的不足和未来需要进一步解决的问题。
黑色二氧化钛纳米材料的制备方法主要有化学气相沉积、液相合成和物理气相沉积等。
其中,化学气相沉积法是通过引入气态反应剂,使反应在催化剂表面进行,从而生成纳米材料。
液相合成法是将钛源、氧源和碳源等混合在溶剂中,通过控制反应条件合成出黑色二氧化钛纳米材料。
物理气相沉积法则是将钛源和氧源在高温下蒸发,然后在低温区快速冷凝,生成黑色二氧化钛纳米材料。
黑色二氧化钛纳米材料的性能主要包括物理性能、化学性能和光学性能。
物理性能方面,黑色二氧化钛纳米材料具有高比表面积、高透光性和良好的热稳定性等。
化学性能方面,黑色二氧化钛纳米材料具有优异的耐酸碱性和化学稳定性,能在广泛的环境条件下保持稳定。
光学性能方面,黑色二氧化钛纳米材料具有宽广的可见光透过范围和良好的紫外线屏蔽性能。
由于黑色二氧化钛纳米材料具有优异的性能,其在众多领域都具有广泛的应用前景。
例如,在光催化领域,黑色二氧化钛纳米材料可以用于降解有机污染物和杀菌消毒。
在太阳能电池领域,黑色二氧化钛纳米材料可以作为透明电极材料,提高太阳能电池的光电转化效率。
在涂料领域,黑色二氧化钛纳米材料可以用于制造高效能涂料,提高涂料的防晒、耐污和耐候性能。
黑色二氧化钛纳米材料作为一种新型的纳米材料,具有优异的物理、化学和光学性能,使其在众多领域具有广泛的应用前景。
然而,目前关于黑色二氧化钛纳米材料的研究仍存在不足之处,例如其制备方法尚需进一步优化以提高产量和纯度,同时其应用领域也需要进一步拓展。
未来,研究人员需要进一步解决这些问题,同时深入研究黑色二氧化钛纳米材料的潜在应用价值,为其在更多领域的应用奠定基础。
合成纳米二氧化钛的方法很多,主要包括物理法、化学法以及生物法。
2024年二氧化钛纳米材料市场规模分析

2024年二氧化钛纳米材料市场规模分析引言二氧化钛纳米材料是一种独特的纳米材料,具有广泛的应用前景。
本文将对二氧化钛纳米材料市场规模进行详细的分析和探讨。
市场概述二氧化钛纳米材料是指颗粒尺寸在1到100纳米范围内的二氧化钛材料。
近年来,随着纳米技术的不断发展和应用的广泛推广,二氧化钛纳米材料市场呈现出快速增长的趋势。
市场驱动因素1. 应用领域的扩展二氧化钛纳米材料在多个领域都有广泛的应用,包括医疗、环保、光电等。
特殊的纳米尺寸和较大的比表面积使得二氧化钛纳米材料能够展现出一系列的优异性能,例如抗菌、催化和光催化等。
这些应用领域的扩展为市场提供了更多的机遇和需求。
2. 技术进步的推动纳米技术的快速发展和成熟,为二氧化钛纳米材料的生产和应用提供了更多的可能性。
新的材料合成方法和工艺的出现,使得二氧化钛纳米材料的制备更加高效和可控。
这些技术进步推动了市场规模的不断扩大。
市场分析1. 市场规模根据市场调研数据显示,二氧化钛纳米材料市场规模持续增长。
预计在未来几年内,市场规模将在稳定增长的基础上进一步扩大。
2. 应用领域分析2.1 医疗领域二氧化钛纳米材料在医疗领域有着广泛的应用,例如用于药物传递和抗菌等。
随着人们对健康的关注度不断提高,医疗领域对二氧化钛纳米材料的需求也在不断增加。
2.2 环保领域二氧化钛纳米材料在环保领域有着重要的应用,例如光催化降解有机污染物和自净功能等。
随着环境污染问题的日益严重,对环保材料的需求也在不断增加,从而推动了二氧化钛纳米材料市场的发展。
2.3 光电领域二氧化钛纳米材料在光电领域有着广泛的应用,例如太阳能电池、光触发催化等。
随着可再生能源的重要性的增加和对新能源的研究与开发不断深入,光电领域对二氧化钛纳米材料的需求也在不断提高。
市场竞争态势目前,二氧化钛纳米材料市场竞争较为激烈,主要的竞争企业包括A公司、B公司和C公司等。
这些企业通过不断的技术创新和产品升级来提高自身竞争力,并在市场上争夺更多的份额。
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。
2023年二氧化钛纳米材料行业市场调研报告

2023年二氧化钛纳米材料行业市场调研报告二氧化钛纳米材料是一种重要的功能材料,在许多领域都有着广泛的应用,包括光催化、电子、生物医学和能源等领域。
本文通过市场调研,探讨了二氧化钛纳米材料行业的市场现状和发展趋势。
1. 行业概述二氧化钛纳米材料是一种具有纳米尺寸的二氧化钛粉末,其直径通常在10-100纳米范围内。
与传统的二氧化钛材料相比,纳米材料具有更高的比表面积和更好的光吸收性能,从而实现更好的催化和光电转换效率。
目前,二氧化钛纳米材料已经广泛应用于光催化、电子、生物医学和能源等领域。
2. 市场现状目前,全球二氧化钛纳米材料市场规模正在快速增长。
据市场研究机构NanoMarkets的数据显示,在2019年全球二氧化钛纳米材料市场规模已经达到了20亿美元,预计到2024年将达到30亿美元以上。
其中,亚太地区的市场需求最为强劲,占全球市场份额的40%以上。
在应用领域方面,光催化是二氧化钛纳米材料的主要应用之一。
光催化可以通过使用二氧化钛纳米材料吸收光能,从而将有害的有机物和氮氧化物转化为无害的水和气体。
此外,二氧化钛纳米材料还可以应用于电子和能源领域。
在电子领域,二氧化钛纳米材料可以在电阻、电容、电感、电池和太阳能电池等方面提供更好的性能。
在能源领域,二氧化钛纳米材料可以用于制造双层电容器和锂离子电池等。
3. 发展趋势二氧化钛纳米材料行业的未来发展趋势非常明朗。
首先,在光催化市场方面,目前已经有不少应用二氧化钛纳米材料的产品进入市场,例如空气净化器、水处理设备等。
未来,随着科技的不断进步和人们环境保护意识的提高,光催化产品的市场需求将会不断增加。
其次,在电子和能源领域,二氧化钛纳米材料的广泛应用和未来的技术创新将会推动该市场的快速发展。
例如在太阳能电池领域,使用二氧化钛纳米材料来制造光电转化界面可以提高太阳能电池的效率,从而提高整个太阳能电池市场的竞争力。
总之,随着全球工业的不断发展和环境污染问题的日益加剧,二氧化钛纳米材料行业将会迎来更广阔的发展空间和商机。
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
二氧化钛的现状及未来五至十年发展前景

二氧化钛的现状及未来五至十年发展前景二氧化钛是一种重要的功能性材料,具有广泛的应用领域。
本文将从现状和未来五至十年的发展前景两个方面来探讨二氧化钛的发展趋势。
首先,我们来了解二氧化钛的现状。
目前,二氧化钛主要应用于光催化、染料敏化太阳能电池、光学涂层、自清洁表面涂层、防紫外线材料等领域。
其中,光催化是二氧化钛应用最为广泛的领域之一。
二氧化钛能够通过光催化反应将有毒有害物质转化为无害物质,具有很大的环保潜力。
此外,二氧化钛还可以用于制备光催化剂,催化有机合成反应,提高反应效率。
另外,二氧化钛在电池、传感器、电解池等领域也有着广阔的应用前景。
然而,二氧化钛的发展还面临一些挑战。
首先,二氧化钛的纯化和制备技术还需要进一步提高,以满足不同应用领域的需求。
其次,二氧化钛的光催化性能和稳定性还有待改进,以提高其在环境治理和能源领域的应用效果。
此外,二氧化钛还存在一定的毒性和生物相容性问题,需要进行更多的研究和改进。
然而,尽管面临一些挑战,二氧化钛在未来五至十年的发展前景仍然十分广阔。
首先,随着环境保护需求的增加,二氧化钛作为一种环境友好材料将会得到更多的应用。
其次,二氧化钛在能源领域的应用也将得到进一步发展。
例如,二氧化钛被广泛应用于太阳能电池中,可以提高电池的光电转换效率。
另外,随着纳米技术的发展,二氧化钛纳米材料的研究和应用将会得到进一步提升,为二氧化钛的性能改进提供更多可能。
此外,二氧化钛的应用还将延伸到更多领域。
例如,二氧化钛在医疗、食品安全等领域的应用也将得到拓展。
二氧化钛具有抗菌、防腐等特性,可以用于制备医疗器械、食品包装等,并起到杀菌、防腐的作用。
综上所述,二氧化钛作为一种重要的功能性材料,在现状中已经得到广泛应用,并具有良好的发展前景。
未来五至十年,随着技术的进一步发展和研究的深入,二氧化钛的性能将会得到改进和优化,应用领域将会进一步扩大。
我们对二氧化钛的未来发展充满期待,并相信它将会在各个领域发挥出更大的作用。
2024年二氧化钛纳米材料市场需求分析

2024年二氧化钛纳米材料市场需求分析简介二氧化钛纳米材料是一种具有很高潜力的新型纳米材料,广泛应用于多个领域,如光电子、催化剂、涂料等。
本文将对二氧化钛纳米材料市场的需求进行分析,并探讨其未来发展趋势。
市场规模及增长趋势二氧化钛纳米材料市场在过去几年间取得了快速增长。
根据市场研究,预计在接下来的几年内,市场规模将继续扩大。
这主要是由于二氧化钛纳米材料在许多领域的独特性能和广泛应用。
应用领域分析光电子二氧化钛纳米材料在光电子领域有着重要的应用。
其具有良好的光吸收和光发射性能,可用于制造高效太阳能电池和光电传感器。
随着可再生能源的需求不断增长,预计光电子领域对二氧化钛纳米材料的需求也将大幅增加。
由于其活性和选择性较好,二氧化钛纳米材料在催化剂领域有着广泛的应用前景。
它可以用作甲烷转化、催化剂载体和光催化剂等方面。
随着工业生产的不断发展,催化剂市场的需求也将不断增长,这将进一步推动二氧化钛纳米材料的市场需求。
涂料二氧化钛纳米材料在涂料领域有着重要的应用。
由于其高度透明和抗紫外线能力,二氧化钛纳米材料可以用于制造高性能防晒涂料、耐候性涂料等。
随着人们对环境友好和高性能涂料的需求不断增加,预计涂料领域对二氧化钛纳米材料的需求也将增长。
市场驱动因素新能源需求二氧化钛纳米材料广泛应用于光电子领域,特别是太阳能电池。
随着可再生能源需求的增加,太阳能电池市场的规模也在扩大,这将进一步推动二氧化钛纳米材料市场的增长。
工业发展二氧化钛纳米材料在催化剂领域具有广泛的应用前景,包括甲烷转化等。
随着工业生产的不断发展,对催化剂的需求也在增加,这将直接促进二氧化钛纳米材料市场的增长。
由于二氧化钛纳米材料具有高度透明和抗紫外线能力,其在涂料领域的应用也将持续增长。
人们对环境友好和高性能涂料的需求不断增加,这将推动二氧化钛纳米材料市场的发展。
挑战和机遇挑战尽管二氧化钛纳米材料市场前景广阔,但仍面临一些挑战。
首先,其高成本限制了其在一些领域的广泛应用。
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纳米二氧化钛研究现状【摘要】本文简述了纳米TiO2的常见应用,纳米级TiO2的优良性能,特备是化学稳定性及热稳定性等方面性质。
重点综述了纳米TiO2常见制备方法,例如溶胶—凝胶法、气相法、液相法等。
并阐述纳米TiO2的光催化性质及应用前景。
【关键词】纳米TiO2;溶胶—凝胶法;气相法;液相法;光催化【正文】一、前言二十世纪纳米技术兴起并迅速发展,由于纳米材料的独特性质使它在科学技术领域占据重要地位。
我们把粉体粒径小100nm 的粉体称作纳米粉体。
纳米粉体具有宏观块材所没有的奇特性质,如量尺寸效应,宏观隧道效应等。
这些奇特的性质决定了纳米粉体的广阔运用前景。
纳米粉体中纳米TiO2粉体目前在能源、化工、冶金、半导体材料、光催化材料、太阳能的储存与利用、光化学转换、精细陶瓷等方面得到广泛应用,所以合成纳米TiO2已经成为人们广泛关注的热点。
纳米TiO2的制备方法有气相法、液相法。
此两种方法各有其优缺点。
气相法制备的TiO2纳米粒径小,单分散性好但能耗大,成本较高。
与气相法相比液相法制备纳米TiO2方法简单、易操作、成本低,但制备的TiO2纳米形貌不易控制。
本文综述了近年来制备纳米TiO2的常见方法,客观的分析和评价了各种方法的优缺点。
二、纳米TiO2的性能纳米TiO2有白色和透明状的两种颗粒,常见的TiO2粉体有金红石、锐钛矿、板钛矿等3 种晶型。
其中金红石和锐钛矿是四方晶系,板钛矿是正交晶系。
纳米TiO2化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水和稀酸,在一定条件下微溶于碱和热硝酸,纳TiO2热稳定性也比较好。
纳米TiO2的一个显著特点是他具有半导体性质,它的禁带宽度较宽,其中锐钛矿为3.2eV,金红石为3.0eV,当吸收一定波长的光子后价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+三、纳米二氧化钛的制备制备纳米TiO2的方法很多。
根据物质的原始状态可分为:固相法、液相法、气相法;根据研究纳米粒子的学科可分为:物理方法、化学方法、物理化学方法;根据制备技术可分为:机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、射线辐照合成法、溶胶—凝胶法等。
3.1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。
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。
3.2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TiO 2。
水解法又可以分为很多种,以下是几种常见的水解法:3.2.1.TiCl4氢氧火焰水解法 该法是将TiCl 4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解,其化学反应式为: TiCl 4(g )+2H 2(g )+O 2(g )→TiO 2(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。
3.2.2.钛醇盐气相水解法 该工艺最早由美国麻省理工学院开发成功。
其化学反应式为: nTi(OR)4(g)+4nH2O (g)→nTi(OH)4(s)+4nROH(g) nTi(OH)4(s)→nTiO 2·H 2O(g) nTiO 2·H 2O(s)→nTiO 2·nH 2O(g)日本某公司以氮气、氦气或空气作载气,将钛醇盐蒸汽和水蒸气导入反应器的反应区,进行瞬间混合和快速水解反应而制得纳米TiO 2。
这种方法可以通过改变反应区内各种参数来调节所制得的纳米TiO 2的粒径和粒子形状[4]。
3.2.3.碱中和水解法 该法主要是以TiCl 4或TiOSO 4为原料,将其配制成一定浓度的溶液后,加入碱性溶液进行中和水解或加热水解,所得二氧化钛水合物经解聚、洗涤、干燥和煅烧处理即可得纳米TiO 2。
这种方法可以通过改变煅烧温度得到不同晶型的纳米二氧化钛产品。
此法原料来源广泛、成本较低,只要严格控制工艺参数就能得到分散性好、粒径小、粒度分布窄的纳米二氧化钛粉体。
这种方法是液相法中最具有发展潜力的方法。
3.2.4.钛醇盐水解法 以钛醇盐为原料,通过水解和缩聚反应制得溶胶,再进一步缩聚得到凝胶,凝胶经干燥和煅烧处理即可得纳米TiO2[4]。
其化学反应式为: 水解:Ti(OR)4+nH2O →Ti(OR)(4-n)(OH)n +nROH 缩聚:2Ti(OR)(4-n)(OH)n →[Ti(OR)(4-n)(OH)(n-1)]2O+H2O 该法最大的缺点是原料成本高,制得的纳米TiO2颗粒间易团聚。
3.3.热合成法 以水或有机溶剂作溶媒,在内衬耐腐蚀材料的密闭高压釜中加入纳米二氧化钛的前驱体,按一定升温速度加热,待高压釜达所需温度值,恒温一段时间,卸压后经洗涤、干燥即可得纳米TiO2。
当以有机溶剂作溶媒时,在Ti 和H2O2生成的TiO2·xH2O 干凝剂中,以CCl4作溶剂,在温度90℃下可制备出超微锐钛型TiO2。
3.4.溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法主要是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥,焙烧去除有机成分,最后得到无机材料。
该法工艺简单,易于操作,是目前用得比较多的方法。
3.4.1.方法一 将Ti (OBu )4在搅拌条件下缓慢滴加到无水乙醇中形成透明溶液(A ),另将稀HNO3中加入无水乙醇和二次蒸馏水,形成透明溶液(B ),将B 溶液在剧烈搅拌下缓慢地滴加到A 溶液中,形成透明溶胶,放置数日得到其凝胶,干燥、焙烧即可得纳米TiO2粉体[7]。
3.4.2.方法二 将10mlTiCl4缓慢滴入40ml 氨水中,抽滤得白色沉淀,洗涤至无Cl —,烘干,称量。
取少许溶于浓草酸得草酸氧钛溶液。
在草酸氧钛溶液中加入柠檬酸和乙酸铵,80℃加热搅拌4~6h 得透明凝胶,将此透明凝胶放入烘箱,在150~200℃使其炭化,然后在马弗炉里500℃灼烧即可得纳米TiO2。
3.4.3.方法三 钛醇盐溶于溶剂(一般选用小分子醇作为溶剂)中形成均相溶液,钛醇盐与水发生水解反应,同时发生失水和失醇缩聚反应,生成物聚集形成溶胶,经陈化,溶胶形成三维网格而形成凝胶,干燥凝胶以除去残余水分、有机基团和有机溶剂,即可得到纳米TiO2粉体。
3.4.4方法四郭俊怀等人在快速搅拌下,将浓氨水缓慢加入到TiO2的钛盐溶液中,直至溶液变为粘稠状胶体,然后调节pH到7,陈化1h后,进行浓缩、烘干,待水分含量达10%左右后成球处理,过0.25mm筛后,加入适量乙醇,在70℃下烘干,并进一步在450℃下煅烧2h即制得了纳米TiO2。
1.4.5.方法五陈晓青等人将20ml无水乙醇与10ml钛酸四丁酯倒入分液漏斗混合均匀,打开漏斗活塞,在40℃的水浴中加热条件下,将混合液逐滴搅拌加入事先加了20ml无水乙醇和25ml冰乙酸的烧杯中。
控制滴速为1d/s,滴加完毕后再加入0.7gPEG—4000。
然后滴加浓硝酸,调节pH值约为 1.0时,将该透明溶液移到烧杯中,在40℃的水浴加热中超声振荡15min使烧杯中生成淡黄色凝胶,放入冰箱,在-6℃冷冻0.5h,使凝胶结冰,再在-50℃下冷冻干燥2h,然后取出松软的干凝胶粉用玛瑙研钵研磨,在空气氛中置入马弗炉中,以5℃/min升温速度在400℃煅烧2h,即得纳米TiO2。
3.5溅射法该法主要是用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,把两电极间控制在0.3~1.5KV,使Ar气在两电极间的辉光作用下形成离子,从而冲击阴极靶材表面,使靶材表面原子蒸发出来形成纳米粒子,并在附着面上沉积下来。
沈杰[10]等人就以TiO2为靶材、氩气为溅射气体,控制溅射气压为1Pa,射频溅射功率为150W、频率为13.56MHz,将真空室的极限真空抽至1×10-4Pa,再以清洗干净的普通载玻片和ITO玻璃为基板,不加温情况下使薄膜沉积2h,再在300℃~500℃下退火1h制得了纳米TiO2薄膜。
除了以上介绍的方法外,还有许多方法可以制备纳米二氧化钛。
如:激光化学法、强光离子束蒸发法、均匀沉淀法等。
其中,激光化学法主要是通过用CO2脉冲激光聚焦辐照TiCl4+ O2体系,制得非晶态TiO2粒子[4];强光离子束蒸发法主要是通过强光离子束辐照钛靶,产生钛原子与周围的氧气发生反应,生成超微TiO2粒子;均匀沉淀法主要是以H2SO4法制备钛白粉中的中间产物——钛液为原料,外加金红石型TiO2品种为促进剂,以十二烷基磺酸钠为表面活性剂,尿素为沉淀剂,制备出纳米金红石型TiO2分子。
四、纳米TiO2的光催化性质由于颗粒尺寸的细微化,纳米材料产生了块状材料所不具备的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
与常规材料相比,纳米级TiO2粉体具有以下特性:(1)比表面大;(2)磁性强;(3)光吸收性能好,且吸收紫外线的能力强;(4)表面活性大;(5)分散性好,所制悬浮液稳定;(6)热导性好;(7)可塑性强等。
其中对纳米TiO2光催化性质的研究最为活跃,应用也最为广泛。
纳米TiO2的光催化性质主要是由于纳米级的TiO2粒径小,表面原子多,因此光吸收效率高,从而增大了表面光生载流子的浓度,另一方面,纳米TiO2比表面积大,吸附能力强,因此,TiO2的表面吸附的OH—、水分子、O2—表面态增多,由此会带来含氧小分子活性物种也随之增加,从而提高了反应效率。
另外,由于纳米TiO2的氧化还原电位也发生变化,由光激发而产生的价带空穴具有更正的电位,因而氧化还原能力增加。
但TiO2也有其自身局限性,如禁带宽度大,需在近紫外光下才能激发电子产生电子空穴时,对太阳光的利用率仅占4%,且易于复合。
虽然TiO2光催化剂具备活性高、抗光腐蚀性强、本身无毒等特点,在去除各种环境介质中难降解污染物方面有着很好的应用前景,但粉尘状的纳米TiO2颗粒细微,在水溶液中易于凝聚,不易沉降,催化剂难以回收,活性成分损失大,不利于催化剂的再生和再利用,而且TiO2粉体或膜催化剂在使用过程中往往出现失活现象。
在实际生活中,为了提高二氧化钛材料的光催化活性,往往要求TiO2的粒径小到几十甚至几个纳米,但这又会恶化TiO2对太阳光的有效吸收。