二氧化钛无机表面处理研究进展
光活性二氧化钛涂层的研究与制备
第０５卷第 １ ２ ２ ３月 期 （２年 ３
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收稿 日期： ２ —１ —１ ∞ｌ ０ ５ ①广东省 自然科 学基金 资助项 目， 目 号 ００ ７ 项 编 ０４５
维普资讯
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山东陶瓷
第 ２ 卷 ５
（） ３ 附着力强， 不易脱落。 成 膜过程 还是 基 于 溶胶 —凝 胶 原 理 ： 硅 酸 将 乙酯溶于有机溶剂中， 如乙醇或丙酮， 在催化剂的
性、 耐酸性及 耐碱性均 较好 ， 光催 化活性 也 比较理
用， 使接触磨球的粉体粒子被撞碎或磨碎 ， 同时使 混合物在球 的空隙内因受到高度湍动混合作用而 被均匀地分散 ； 也可以是高速搅拌分散 ： 但是要求
一
再 用蒸馏水 洗 ， 最后 再 用酒 精 超 声波 清 洗 。只有
将基材表面处理干净． 才能保证涂层与基材有着 可靠 的附着 度Ｌ 。 “Ｊ
２ 由活性 ＴＯ 粉末制备涂层 ｉ２
这是一种相 对简单 的方法。即将 Ｔ ２ ｉ 纳米 ０ 粉均匀分散于有机成膜助剂中， 形成涂料 ． 于基材
上涂 覆后 在 ｌ０ １０ Ｏ ５ ℃烘 烤 数 分 钟 ， 可成 膜。 便
但由于 Ｔ ２ ｌ 的强光催化氧化作用 ， ｏ 一般的成膜助 剂， 如环氧树脂等， 是不能使用的． 因为很快便被 老化。故一般要求使用耐光氧化能力较强 的氟树 脂或硅氧烷树脂 。在我们的研究工作中， 基于以 下几点理由， 选择 了以硅酸乙酯作为涂层的成膜 物 ：
二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用
二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用二氧化钛光催化技术在污水处理领域中的应用引言随着工业的发展和人口数量的增加，污水处理成为了一个日益重要和紧迫的问题。
传统的污水处理方法存在着一些问题，如工艺复杂、处理效果差、成本高等。
因此，我们需要寻找一种更为高效和经济的污水处理技术。
二氧化钛光催化技术是近年来发展起来的一种新型污水处理技术。
该技术利用了二氧化钛的强大的光催化性能，能够将有害污染物转化为无害物质。
本文将以二氧化钛光催化技术在污水处理领域中的应用为中心，综述该技术的原理、关键技术和应用案例。
一、二氧化钛光催化技术的原理1.1 光催化原理光催化是指在光照的作用下，通过光生电荷对物质进行催化反应。
二氧化钛具有较大的能带间隙和良好的光吸收能力，在紫外光照射下，二氧化钛表面产生电子和空穴对，形成电荷对。
这些电子和空穴对能够参与不同的反应，从而实现有机污染物的降解和氧化。
1.2 光催化材料选择与制备二氧化钛的晶型和表面结构对光催化反应具有重要影响。
常见的二氧化钛晶型有锐钛矿型和金红石型，其中锐钛矿型TiO2的光催化活性更高。
制备二氧化钛光催化材料的方法主要包括水热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等，其中水热法制备的二氧化钛颗粒具有较好的光催化性能。
二、二氧化钛光催化技术在污水处理中的关键技术2.1 光源选择与辐照条件控制二氧化钛光催化技术需要紫外光激发二氧化钛表面的电子和空穴对，因此选择适合的光源非常重要。
传统的光源有氙灯、汞灯等，不过这些光源有功耗大、寿命短等问题。
近年来，LED光源得到了广泛应用，能够提供稳定、可调节的紫外光，是二氧化钛光催化技术的理想光源。
2.2 二氧化钛载体设计与制备为了提高二氧化钛的光催化性能，可以将二氧化钛负载在一些载体上，形成复合光催化材料。
常用的载体材料有氧化铁、活性炭等。
此外，调控二氧化钛的纳米结构也是提高光催化性能的关键。
可以通过pH调节、加入表面活性剂等方法实现纳米结构的调控。
二氧化钛对PM2 5的治理
二氧化钛对PM2 5的治理二氧化钛对PM2.5的治理新材料现新贵，二氧化钛成环保高科技新宠，取代石墨稀2021年，各地PM2.5相继出现爆表事件，环保热也由此席卷开来。
据媒体报道，一种用可吸附PM2.5的炭基新材料做成的环保装饰新材维舍卡颂石在宁乡投产，这是炭基新材料应用于环保装饰的全球首创以及全国首家。
世界上有两种材料自然永久带负电荷，PM2.5带正电荷，正负电荷可等量匹配吸附。
而利用这一原理研制的维舍卡颂石永久携带负电荷，能持续有效地吸附PM2.5，作为环保装饰的新材料可实现回收再用。
据悉，宁乡投产的维舍卡颂石以优质活性炭和活性吸附硅酸盐为主要材料，通过高温负载混晶二氧化钛在微孔内壁，以其独特的表面处理工艺加工而成。
使其具备良好的力学性能，保留了炭基新材料对甲醛等有害气体的强效吸附性。
经国家室内环境与室内环保产品质量监督检验中心检测，吸附有害气体的效果比国内外同类产品，如活性炭、硅藻泥等高出20倍以上。
与活性炭、硅藻泥等吸附有害气体的环保产品不同的是，该产品不仅仅只有吸附功能，还通过材料中的混晶二氧化钛成分，有效地把所吸附的甲醛等苯类有害气体分解成无害的水和二氧化碳，进而从源头上解决了室内污染的问题。
事实上，一周之前就有媒体曝出二氧化钛将取代石墨稀的消息。
据媒体报道，作为神奇的新材料，二氧化钛取代目前火热的石墨稀后，这种神奇的新材料不仅能产生氢气、干净的水，甚至还能创造能源。
这项研究核心在于，将二氧化钛晶体转化为一种纳米纤维，并将其与其他材料一起被制成柔性过滤薄膜。
“其他材料”也可以是铜、锌、碳等物质，这还要取决于它的最终用途。
日前，新加坡南洋理工大学土木与环境工程学院副教授正式宣布成功开发出了一种单一的、革命性的纳米材料，能以较现有的技术低廉得多的成本实现以上所有技术。
这种材料作为柔性滤水膜能淡化海水、帮助淡化后的浓盐水回收能源，并且能制成柔性太阳能电池、提高双锂离子电池的寿命。
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。
钛基种植体表面纳米管改性的研究进展
【 关键词】 种植体
二氧化钛纳米管
表面改性
骨种植 体表 面处 理是 影 Ⅱ骨结 合 的一 个重 要 因 向
・
１ ６・ ４
口腔 材 料 器 械 ２ １ ０ ２年 第 ２ １卷 第 ３期
测 量发 现 ， 径 ３ ｎ 的 ＴＯ 纳米 管 阵 列 的接 触 角 管 ０ｍ ｉ：
为 １ 。 ｌＯ ｍ 的 纳米 管 阵列 的接 触 角 为 ４ 。刘 达 １ ，Ｏ ｎ 。
能够 使 吸附 的活性 羟基 自由基 的反 应 活性 增 强 ， 从
顾迎新 综述 赖红 昌 张志勇 审校
（ 海 交通 大学 医学 院 附属 第九人 民 医院 口腔 颅颌 面种植 科 ， 海 上 上
【 摘
２０ １） ０ ０ １
要】 良好的骨结合是种植成功的保证 ， 而种植体表面处理是影响骨结合 的一个重要因素。随着
纳米技术的发展 ， 表面纳米化改性 已成为钛种植体表面研究的重要 内容， 采用阳极氧化法制备的二氧化钛纳
理 等 的研 究也证 实 ， 基 ＴＯ 纳 米管 经 过 热处 理 钛 ｉ
后 接触 角 明显变小 ， 面能增 大 ， 表 亲水性 增强 ； 同时 ，
单一管径 的 ＴＯ 表面 ， ｉ： 其纳米管管径越大 ， 面的 表
接触 角 越 小 ， 面 能 越 大 。Ｄ ｓ等 。的实 验 证 实 ， 表 ａ 。 管径 ５ ｎ ０ ｍ管 长 ６０ ｍ 的纳米管 阵列 的表 面 能高 达 ０ｎ
解 液 、Ｈ 值 、 化 时 间 等 诸 多 电 解 条 件 的 影 响 。 ｐ 氧 Ｂ ｕｒ ａｅ 等 通 过控 制 电压 （ １—２Ｖ） 在 １Ｍ Ｈ Ｐ ５ ， Ｏ ＋ ． ｔ Ｈ ０３ｗ％ Ｆ电解 液 中 ， 以实现 制备 １ ２ ｎ 可 ５～１０ ｍ
超微细二氧化钛制备方法进展
（ ｉｇ ｉｇｈ ｎＴ ａ ｈ ｒ ’Ｃ ｌ ｇ Ｐｎ ｄｎ ｓａ ｅｃ ｅｓ ｏｌ ｅ，Ｐｎ ｄｎ ｓ ａ ４ ７ ０ ，Ｃ ｉａ ｅ ｉｇ ｉｇｈ ｎ ６０ ２ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｒ ｐ ｒｔｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｆｕ ｔａ ｎ Ｏ！， ａ ｅ ｕ ｎ ｉ ｉ ｈ ｓ ｔ ｏ ｒ ｏ ｒｈ ｎ ｉｅｙ ｓｒ ｃ ： ｅ ｐ ｅ ａ ａｉｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｌｒｆ ｅ Ｔｉ ｉ ｇ ｓｏ ｓａ ｄ ｌ ｑｕｄ ｐ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ａｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｌ ｒ ｖｅ ｄ．Ｔｈ ｄ ａ ｔｇ ｓ ａ ｄ ｄ ｆｃｓ ｏ ｈ ｔｏ ｒ ａ） ｅ Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄｒ ｃｉｎ ｏ ｈ ａ ｎ Ｏ ｉ ｅ ｉｗｅ ｅ ａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｅｅ ｔ ｆｔ ｅ ｍｅｈ ｄｓａ ｅ ａ １ｚ ｄ ｎ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｉｅ ｔｏ ｆｕ ｒｆ ｅ Ｔｉ ｉ ｓ ｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔ ｏ ｎｅ ｕ ． Ｋｅ ｒ ｓ：ｕ ｔａ ｎ Ｏ！； ｐ ｅ ａ ａｉｎ ；ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒｎ ｙ ｗｏ ｄ ｌｒｆ ｅＴｉ ｉ ｒｐ ｒｔ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｔｅ ｄ
粉体 纯 度 高 、 分散 性好 、 团聚 少 、 面活性 大 ， 别适 表 特
用 于精 细 陶瓷 、 化 剂材 料 、 子材 料 。该 工 艺 的特 催 电
点 是操 作 温度 较低 、 能耗 小 ， 材 质 要 求 不 高 ， 町 对 并 以连续 化 生产 。但 工 艺 过 程 需 瞬 问完 成 ， 求 反 应 要 物 料在 极 短 的时 问 内达 到微 观 上 的均 匀混 合 ， 因此 ，
以分解 成 微 细 粉 末 。该 法 生 产 的纳 米 ＴＯ ｉ 可 用 作
小试 阶段 ， 许 多诸 如 反应 器 的 结 构 设 计 等 问 题 还 有 有 待 解 决 ， 它 的 主要 优点 是 自动 化 程 度高 ， 但 可制 备 出优 质 粉体 。
TiO2光催化材料研究进展及运用
TiO2光催化材料研究进展及运用邓燕;何青青【摘要】在全球环境污染日趋严重的今天，如何高效地治理环境污染引起广泛地关注。
具有高量子效率，能充分利用太阳能的TiO2因其成本低，具有良好的物理、化学性质，被广泛应用于各个领域，尤其是在降解水中有机物方面。
综合论述TiO2光催化材料的发展概况、降解原理及制备方法，介绍了TiO2光催化材料的几种应用以及所要克服的技术瓶颈-如何提高二氧化钛光催化剂的催化活性做了一个简单的总结。
%In the increasingly serious global environmental pollution today, how to effectively control pollution caused widespread attention, mesoporous TiO2 are widely used in various fields for its low cost and good physical and chemical properties, especially in terms of the degradation of organic compounds in water. The development of TiO2 photocatalytic material, principle and preparation methods degradation was discussed comprehensively, several applications and technical bottlenecks to be overcome TiO2 photocatalytic material and how to improve the catalytic properties of titanium dioxid photocatalyst were introduced.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)017【总页数】3页(P55-56,63)【关键词】光催化;催化性能;TiO2【作者】邓燕;何青青【作者单位】重庆师范大学化学学院，重庆 401331;重庆师范大学化学学院，重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】O643光催化材料是指在光(可见光或者紫外光)的诱发下，通过把光能转化为化学能，从而具有较强的氧化还原能力，易发生系列氧化-还原反应的一类物质。
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。
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第1期二氧化钛俗称钛白粉，具有无毒、无害、折射率高、化学稳定性好、光泽度与白度好等优点，广泛应用于涂料、造纸、陶瓷、化妆品等行业，目前被认为是世界上性能最好的一种白色颜料。但TiO2粒子本身有一定的光化学活性，因此，在实际应用中需进行表面处理封闭其光化学活性，同时提高TiO2颗粒在溶剂中的分散性，以便充分发挥其各项优良的颜填料性能。不同的表面处理剂、不同的处理方法，可以生产出不同质量和用途的TiO2产品。因此，TiO2表面处理一直是一个研究热点。TiO2表面处理分为无机和有机两大类。无机表面处理主要是提高钛白粉的耐候性，其主要原理是在TiO2粒子表面上包覆一层保护膜，使之与周围介质之间建立起一道屏障，从而降低TiO2的光催化作用；有机表面处理主要是提高其与应用基体的分散性，通过选择不同的有机处理剂，使其在一定的介质中具有良好的分散性能。本文主要就TiO2无机表面处理的研究概况作一综述。
1TiO2无机表面处理的分类
TiO2的无机表面处理方法，按无机物处理的工
艺不同分为湿法和干法两种[1]。湿法的介质为水，可分为煮沸法、中和法和碳化法。煮沸法是在加热条件下，表面处理剂热水解并沉
二氧化钛无机表面处理研究进展刘兵1，杜剑桥2,3
（1.遂宁市环境监测中心站，四川遂宁629000；2.攀钢集团攀枝花钢铁研究院，四川攀枝花617000；3.钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花617000）
摘要：对二氧化钛颗粒无机表面处理的作用、过程、方法、理论和影响因素等方面进行了综合评述，阐述了硅、铝、锆包覆二氧化钛的原理,包覆工艺条件及其理论分析，展望了今后二氧化钛无机表面处理的研究方向。关键词：二氧化钛；无机表面处理；二氧化硅；三氧化二铝；二氧化锆中图分类号：O612.4文献标识码：A
AdvanceininorganicsurfacetreatmentoftitaniumdioxideLIUBing,DUJianqiao(1.SuiningEnvironmentMonitoringCenter,Suining629000,Sichuan;2.PanzhihuaIronandSteelResearchInstituteofPangangGroup,Panzhihua617000,China)Abstract:Advancesininorganicsurfacetreatmentoftitaniumdioxidepowderwerereviewed,includingroles,processes,methods,theories,influencefactors,etc.Theprinciples,coatingprocessconditionsandtheoreticalanalysisofSiO2coatedTiO2,Al2O3coatedTiO2andZrO2coatedTiO2werediscussed.Theinorganicsurfacetreatmentoftitaniumdioxideinthefutureresearchdirectionswasalsoprospected.Keywords:TiO2;inorganicsurfacetreatment;SiO2;Al2O3;ZrO2
作者简介：刘兵（1982-），男，硕士研究生，主要从事钛白应用研究及环境分析工作。
2012年3月
四川有色金属SichuanNonferrousMetals
文章编号：1006-4079（2012）01-0017-06·17·第1期二氧化钛无机表面处理研究进展
积在TiO2颗粒上的一种表面包覆方法。该方法水解不易彻底，速度较慢，过程难以控制，故不常用。中和法则分为两类。一类是加碱到酸性浆液中，使处理剂沉淀下来，常用的碱性沉淀剂有氨水、氢氧化钠、碳酸钠等。另一类是加酸到碱性浆液中，使处理剂沉淀下来，酸性沉淀剂包括磷酸、硫酸、硝酸、盐酸。碳化法是在含包覆剂的碱性二氧化钛浆液中通入二氧化碳使包覆剂沉淀并包覆在TiO2颗粒上的一种表面包覆方法。这种方法反应缓慢，接触面大，可使硅、铝等包覆剂共沉积，能形成比中和法还均匀的包膜，更显著地提高二元包覆材料的光稳定性能。干法处理则是在气流的载带下采用喷雾法使钛白颗粒表面吸附一种金属卤化物，再在氧化气氛中焙烧，使其氧化[2-4]，或在过热蒸气等含水气氛中使其水解。该法也叫化学气相沉积法，其优点是流程短，易于连续化、自动化，设备也简单。干法对有机表面处理尤为适宜。目前，工业应用的TiO2无机表面处理方法主要以湿法为主[5]。2TiO2无机表面处理的主要方法至今为止，科技界已对无机处理剂进行了广泛的研究。文献报道较多的无机表面处理剂有Zn2+、Mg2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Si4+、Ti4+、Zr4+、Ce4+等金属离子的水合氧化物或氢氧化物[6-10]。其中，铝、硅、锆和钛是使用较多的无机表面处理剂，特别是铝、硅和锆。目前，国内外工业生产几乎全部采用这三种或其中一种进行包覆处理。2.1SiO2包覆TiO22.1.1SiO2包覆原理在TiO2的浆料中，加入水溶性的硅化合物如Na2SiO3，用酸中和至pH=8～11，使硅以Si(OH)4及其聚合体的形式沉淀在TiO2颗粒的表面[11-13]，其反应式如(1)式：Na2SiO3+H2SO4+(n-1)H2O=SiO2·nH2O↓+Na2SO4(1)根据文献[14]可知，在不同的pH值条件下，硅在溶液中有不同的主要型体和分布分数，在pH值为11.0～12.0时，硅酸主要以SiO(OH)-3和H2SiO2-4离子形式存在，当pH值为10.6时，SiO(OH)-3是主要型体，开始有Si(OH)4活性单体生成，pH为7.0～8.0时，Si(OH)4的量达到最大值。由于单体形式的Si(OH)4活
性很高，很快缩聚生成硅氧烷链的聚合硅胶，并以羟基的形式键合在TiO2的表面，通过生成“活性硅”形成一层致密的无定形水合氧化硅的表皮状膜。这种表皮状膜具有如下特征：(1)包膜厚薄连续、均匀，结构致密；(2)无定形水合氧化硅以羟基形式牢固地键合在TiO2表面。换言之，它不是单纯的物理包膜，而是一种化学键合，这种化学键合的包膜可保护核体TiO2免受化学侵蚀[15]。
2.1.2SiO2包覆的工艺条件
根据文献[15-17]总结出硅包覆工艺需要控制好下列条件：硅的用量一般为钛白粉质量的1%~10%(以SiO2计)；浆液的pH一般以8～11为宜；反应温度以
70~100℃为宜；Na2SiO3中碱金属离子浓度以0.1~0.3mol/L为宜，高于1mol/L会增大活性硅的凝聚倾
向，消耗更多的中和酸；研究指出，致密硅的沉积过程长达10h，在实践中通常采用5h左右的反应时间，
如果生成活性硅的速度太快，就不可能使其逐渐沉积到TiO2粒子表面形成表皮状包覆层，而是生成许多SiO2小颗粒，进一步增加活性硅数量，小颗粒争先吸附活性硅，结果形成一种杂乱的混合物；在整个反应过程中必须有良好的搅拌以保持反应条件稳定；加入酸的浓度一般用10%的H2SO4，并且最好采用多点加入，以避免局部pH速降，生成分散的游离硅胶。2.1.3SiO2包覆理论分析
（1）TiO2的单分散：TiO2颗粒的粒径通常在0.18~0.35μm左右。由于粒子较小，本身呈严重的凝
聚状态，为了提高包膜质量，必须将其分散成单颗粒状态，才能在每个TiO2粒子表面包覆上一层SiO2膜[18]。TiO2颗粒表面带有电荷，溶液中一些带相反电荷
的离子在其表面形成双电层，由此产生了Zeta电位(ζ电位)。一般ζ电位越大，越有利于颗粒单分散。进
行TiO2单分散的最佳pH条件是pH=9~10[11,19]。（2）硅酸聚合速度对包覆过程也有很大的影响。如果溶液中局部H+浓度过高，硅酸形成过快，将导致硅酸的自身成核，产生SiO2和TiO2颗粒的混合物；如果胶凝太慢则难于成膜。只有控制好硅酸的形成
·18·第1期速度，才能使SiO2均匀地在TiO2表面成膜。崔爱莉等[20]对液相法TiO2颗粒表面包覆氧化硅膜的过程进行了研究，推导出了TiO2颗粒表面包覆SiO2膜的动力学方程：(2)其中，β1=1/K1，β2=1/(K1K2)，β3=1/(K1K2K3)，K为原硅酸的电离平衡常数，TA为原硅酸浓度，t为硅溶胶成膜时间，b为常数。由方程式(2)可算得在一定温度时，溶液pH值与lgt之间的变化关系，凝胶时间随溶液浓度增大而缩短；浓度相同时，凝胶时间随pH呈“N”型变化，包覆氧化硅膜时在pH=2~12范围内为“U”型曲线。此方程的理论计算结果与作者的实验结果也是一致的，该方程对控制氧化硅成膜速度，从而使氧化硅均匀包覆在TiO2表面有一定的指导性[20]。不同复杂度的硅酸胶凝时间随pH的变化情况不一样。当硅酸钠的模数(Na2O:SiO2)为3、酸化剂为硫酸、pH=2或pH=9~11时，硅酸胶凝速度最慢，在此pH值范围内包膜，可望得到厚薄均匀的连续致密膜[18]。综合TiO2粒子的ζ电位与pH值的关系以及硅酸凝胶速度与pH值的关系考虑，当选择pH为10时，既有利于TiO2的单分散也有利于在TiO2表面形成均匀致密的SiO2膜。（3）TiO2颗粒表面包覆SiO2的过程分析及包覆层的结构分析：葛晨[21]、林立华[19]、崔爱莉等[18]对未经SiO2包覆和已包覆的TiO2进行了XPS分析发现，Ti2P轨道的电子结合能比未包覆的Ti2P轨道的电子结合能高。结合能的变化是由于新的化学键的形成导致，因此推测出Si以化学键结合于TiO2表面，形成了Si-O-Ti键。覃操等[22]从理论上分析了SiO2膜的形成过程。认为，包覆剂Na2SiO3水解生成活性硅酸分子与TiO2颗粒表面的羟基反应，形成Si-O-Ti键，随后的硅酸分子或离子与已键合在表面的硅酸发生缩合反应，形成连续致密的硅膜。在陈化阶段，溶液中的硅酸分子继续向颗粒表面吸附，膜层继续缓慢生长。2.2Al2O3包覆TiO22.2.1Al2O3包覆原理在TiO2的浆液中，加入可溶性的铝盐[Al2(SO4)3
或NaAlO2]，在均匀搅拌下用碱或酸调至pH=9～10，
使铝在TiO2颗粒表面以Al(OH)3沉淀析出[1]。Jacobson[23]研究表明，包覆的Al2O3约有50%~75%是
以AlO(OH)形式存在，其余是以无定形水凝胶的形式存在。当采用Al2(SO4)3时，以NaOH中和，反应式如(3)式：
Al2(SO4)3+6NaOH+(n-3)H2O=Al2O3·nH2O↓+3Na2SO4(3)当采用NaAlO2时，以酸中和，反应式如(4)式：2NaAlO2+H2SO4+(n-1)H2O=Al2O3·nH2O↓+Na2SO4(4)2.2.2Al2O3包覆的工艺条件