纳米二氧化钛的表面改性研究
纳米二氧化钛(TiO)的表征与改性
纳米二氧化钛（TiO）的表征与改性2杨慧敏（河北工业大学材料工程SJ1057班 201030184012）摘要：纳米二氧化钛（TiO）凭借其化学性质稳定、氧化能力强的优点成功的引起2）的结构特点、制备与表了科学界的广泛重视。
本文通过对纳米二氧化钛（TiO2征、掺杂研究这三个方面进行介绍。
关键词：纳米二氧化钛结构特点制备与表征掺杂研究) Characterization and modification of Nano tio2(TiO2Yanghuimin(Hebei university of technology The engineering of material SJ1057 201030184012) Abstract:Nano TiO2(TiO2) with its chemical stability, oxidation ability of strong advantages had successfully caused wide attention in the scientific community. This article( TiO2 ) by structure characteristics, preparation and described the nanometer TiO2characterization, doping study these three aspects.Key words: Nano TiOstructure characteristics preparation and characterization2doping study正文1 引言环境污染是全世界关注的焦点问题之一，世界上每年都会有无数的有毒物。
其中相当大的部分渗透到土壤，处理难度更大。
而广泛应用于光催化和光电化学）受到了极大关注。
一些科学家将这一研究称为“阳领域的氧化物半导体（TiO2光工程”。
纳米二氧化钛制备及改性方法的研究进展
引言工业的飞速发展深刻变革着人们的生活与生产方式。
但其发展过程中的排放问题造成了巨大的环境污染。
因此，有效、安全、能耗低的光催化技术也成为当今的研发热点之一。
纳米二氧化钛是当前光催化技术常用的一种半导体材料。
其具有生物无毒性、高催化活性、成本较低等诸多优点。
但其结构上有一定的缺陷，例如：其禁带宽度为3.2eV、其电子空穴易复合等，这些使得其光催化性能降低。
因此，对二氧化钛进行改性以期改善其处理污水的效果是当今的热点话题之一。
一、二氧化钛光催化原理TiO2的光催化原理如图1所示。
其价带上的电子在吸收足够能量后，跃迁至导带，形成光生电子。
同时，价带上形成空穴，生成空穴——电子对。
空穴与光生电子对在电场的作用下发生分离，一同迁移到TiO2粒子的表面。
其中，空穴可以引发氧化反应，光生电子具有还原性，二者共同作用进而降解污染物。
图 1 二氧化钛光催化原理示意图但TiO2禁带宽度较宽，难以响应可见光；且电子与空穴自身复合率就较高。
以上原因都导致纳米TiO2的催化活性和催化效率较低，难以运用到光催化领域中。
二、纳米二氧化钛的制备1.微波水热法微波有助于加快化学反应，可用微波水热法制备纳米TiO2。
胡能等采用水热法制备了具有光催化活性的纳米TiO2。
继而对其结构、光学吸收与相态等方面进行表征分析，最后得出结论：在紫外光条件下，纳米TiO2能迅速降解废水里的染料等有机物，不仅对环境友好，同时具有高效率、稳定性强、节约能源等优点。
2.溶胶—凝胶法溶胶凝胶法是一种使用时间远超于微波水热法的新方法，其使用优点主要在于高混合性，反应物的分子在形成的凝胶中可以充分混合继而达到更加优秀的催化效果。
并且反应条件并不严苛，无须高温，能耗低，且反应大多数处于纳米状态。
但此法前期造价高昂，且反应时间较长，往往在几天或几周不等。
孙鹏飞等用溶胶—凝胶法合成的改性TiO2拥有较好的光催化性能，其中 Fe3+改性催化剂要优于B3+改性TiO2。
阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展
阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展采用阳极氧化法在钛基体表面原位制备高度有序的二氧化钛（TiO2）纳米管阵列，探讨阳极氧化电压、次数、电解液种类、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管表面形貌的影响。
相对于微米级表面，TiO2纳米管具有更好的促进体外矿化和促进成骨性，同时可作为生物载体负载生长因子和抗生素等载体。
本文就此作一综述。
标签：钛；阳极氧化；纳米管Research progress on modifying Ti surfaces with TiO2 nanotubes by anodic oxidation Yu Xiaolin, Deng Feilong.（Research Institute of Stomatology, Hospital of Stomatology, Guanghua School of Stomatology, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510055, China）[Abstract]By anodic oxidation it is possible to fabricate regularly and orderly TiO2 nanotubes. Surface features of TiO2 nanotubes can be affected by the electolyte, the potential and the times of anodic oxidation. TiO2 nan－otubes have been observed to promote bone formation, compared with microscale features, and to serve as carriers for drugs such as growth factors, antibacterial agents, and other drugs. This review includes all the aspects above.[Key words]titanium；anodic oxidation；nanotube钛及钛合金因其良好的力学性能和生物相容性已被广泛应用于临床，但仍有少数病例因骨整合不良而导致治疗失败，因此钛表面改性一直是国内外竞相研究的热点。
纳米TiO2颗粒的表面改性研究进展
域研究的热点之一。颗粒超细化 导致结构变化， 产生 了块材不具备的表面效应 、 小尺寸效应 、 量子效应和宏
久性能等 。本文分别讨 论基 于不 同的改性 目的， 涉
及 到的改性 剂及 其机理 和工 艺 。
观量子隧道效应 ， 从而使其在磁性 、 光学 、 电学等方面 表现 出独特的性能 ， 因而在汽车工业 、 防晒化妆品、 食 品包装等众多方面应用十分广泛“ 。然而 。 Ｊ 由于微细
Ｔ ｅｐ ｐ ｒ￣ｖ ｓａｂ ｅ ｃｏ ｎ ｆｔｅｍ ｃ ａ ｉ ａ ｄ ａ ｐｉａｉ ｏ ｕ￣ｃａ ｔｉ ａ ｏ—Ｔｉ２ｐ ｒ ｃ ｏ ｉｃ ｆｍ． ｒ ｈ ａ ｅ Ｊｅ ｒ ｆ ｃｕ ｔ ｅ ｈ ｎｓ ｎ ｐ ｌ ｔｍ ｆｓｔ ｔｎ ｎ ｎｎ ｉ ａ ｏ ｈ ｍ ｃ ｔ ０ ａｔ ｌ ｍ ｄｆ ａ ｔ Ｏ － ｉｅ ｉ ｉ
ｗｒ ａ ｅ ｔ ａｅｕ ｅ ｔ ｉ ｒｖ ｔｅ ｅ ｄ ｒｎ ｅ ａ ｄ ｃ ｅ ｃｌｓａ ｉｔ ｆｌ ｎ ８ Ｉ ￣ ｎｓ ｒ ｓｄ ｏ ｍｐｏ ｅ ｈ ｎ ｕ ａ ｃ ｎ ｈ ｍｉａ ｔｂｌｙ ｏ ｌ ｏ—Ｔ ｏ ａｔ ｌｓ Ｔ ｅ ｍ ａｆ￣ｓ ａｅ ｔ ｎ ｄ ｉ ａ ｉ ２ｐ ｒ ｃｅ ． ｈ ｉ ｏｉ ｙ ｇｎｓａ
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第 ２ 卷第 １ ３ 期 ２９ Ｏ２年Ｏ ＥＲ Ｆ Ｃ ＡＭＩＳ Ｃ
Ｖ。 ．３ Ｎｏ． １２ ． １
Ｍａ ． ｒ凇
文章编号 ： ０ —２７ （０２０ 一 Ｏ ２ ５ １ ０ ２８ ２０ ）１ Ｏ６ —０ ０
由晶体和界面组元构成。晶体组元 由
３ Ｉ ＴＯ 的润湿与 分散 原 理 ． ｉ： 润湿 是分散 的 必 要条 件 ， 润 湿 性好 并 不 一定 意 但
所有 晶粒 中 的 Ⅱ 和 ０原 子 组成 ， 子都 严 格位 于 晶格 原 位 置上 ， 面组元 由处 于各 晶粒之 间 的界 面原 子组成 。 界
表面改性的纳米二氧化钛对义齿基托树脂机械性能的影响
后 用 ６ ０ 目 水 砂 纸 打 磨 后 备 用 。将 试 件 保 存 于 ０
３ ７℃生理盐 水 中 ， ４ｈ后 测试 ［ 。按添加 比例 的不 ２ ７ ］ 同分为 ０ ５／， ， ， 的 实 验 组 ， 添 加纳 米 ． １ ２／ ３ ９ ５ ９ ６ 未
Ｔｉ 者 为对 照组 。 Ｏ。
ｍｍ 的树脂 基 托试 件 ， 组 ５个 ， 规 打磨 抛 光 ， 每 常 最
Ｔ Ｏ： 菌剂 的 基 托 树 脂 在 体 外 表 现 出一 定 的抗 变 ｉ 抗 形链 球菌 和 白色念珠 菌 的效 果［ 。本 实验 将经 钛 酸 ５ ］
正 丁酯 （ Ｂ 表 面 处理 的纳 米 Ｔｉ 抗 菌 剂 添 加 到 ＴＴ ） ０ｚ 基托 树脂 的牙 托水 中制成 悬 浮 液 ， 察 其 分 散 性 和 考 复合 材料 的机 械性 能 ， 具 有 抗 菌 性 能 复 合 材 料 的 为
为无机 填料 增 强 增 韧 高 分 子 聚合 物 是 制 备 具 有 优
良性能 的复合 材料 的重 要 方 法［ ］ ２ 。利 用 纳米 Ｔ ｏｚ ≈ ｉ
的抗菌 性 能在 口腔 复 合 材 料 中 的应 用 很 广 泛 。张 学鹏 等认 为 ， 用含 纳米 Ｔｉ 托功 能 矫 治器 的儿 戴 Ｏ基 童 的龋病 活跃 性 明显 降 低［ 。王潇 婕 等认 为 ， 加 ４ ］ 添
０ ０２ 。 ． 。
１ １ 材料 ．
１ １ １ 试 剂 与仪 器 纳 米 Ｔｉ ｚ 末 （ 形 为锐 钛 ． ． Ｏ粉 晶
矿 和金 红 石 混 合 型 ， 州 万 景 新 材 料 有 限 公 司 ） 杭 ；
１２ ２ 红外线 衍 射光 谱 分 析 ．．
采用 ＫＢ 压 片法 进 ｒ
行红 外 光 谱 分 析 （ 试 分辨 率 为 ２ｃ 。扫 描范 围 测 ｍ＿ ，
纳米二氧化钛改性的研究
种 双功 能 基团结 构 的化 合物 皆可称 作偶 联剂 。本 实 验 采用 硅烷 偶联 剂 对纳 米二 氧化 钛 进行 表面 化 学改
性。
外光 吸收 剂 ［ ； 而 ， 纳 米 Ｔｉ 与 聚 合 物 复 合 以 ２因 ］ 将 Ｏ。 后 ， 提 高聚合 物 的 耐老 化性 能 。纳米 Ｔｉ 还具 有 可 Ｏ。 很 好 的光 催 化 作 用 Ｌ， 光 照 条 件 下 能 够 降 解 有 机 ３在 ］
污染 物 、 杀死 细菌 ， 用到 涂 料 中可 以制得 具 有环 保 应
功 能 的涂 料 。纳 米材 料表 面 能高 ， 现强 极性 ， 于 呈 处
１ 实验 部 分 １ １ 纳 米二 氧化 钛表 面处 理 工 艺 ． ０５ ． ｇ二 氧 化 钛 ， 性 剂 适 量 ， 定 量 的 去 离 子 改 一
沉 时 （ｉ 降 间Ｉ ） Ｉ １ ｎ
原 子 、 氧 基 、 烯 酰 基 等 ， 些基 团与 粒 子表 面 的 烷 丙 这
某 些 基 团发 生 作 用 ， 粒 子 表 面 化 学 成 键 ； 为有 在 Ｒ
结 果发现 未 改性 的二 氧 化钛颗 粒 很快 在底 部 沉
积 ， ５分 钟 内基 本 完全 沉 降下 来 。而 经 表 面 改性 且 ，
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４
内 蒙 古石 油ｉ ｒ Ｌ＿ －
２０ 年第 １ 期 ０８ ４
纳 米 二 氧 化 钛 改 性 的 研 究
陈秋 月
（ 蒙 古工 业 大 学 ， 蒙 古 呼 和 浩 特 内 内 ００５） １ ０ １
．
摘
要 ： 用硅烷 偶联 剂对纳 米 二氧化 钛进 行 改性 ， 采 并对改性 前 后 的纳 米二 氧化 钛 在 甲苯 中的沉 降
二氧化钛表面改性
汇报人：陈杰 2015.05.21
表面改性
导致纯二氧化钛光催 化剂： 1.光谱响应范围短
2.光催化效率低 纯二氧化钛存在缺点：
1.晶格缺陷 2.禁带宽度大
表面改性的原因及目的
主 要 内 容
材料制备
材料表征 改性效果 机理研究 结论
改性过程
FT-IR
TiO2: 3380
-OH
542 Ti-O-Ti
1 cya/TiO2: 3400 -OH 3100~3400 -NH2 –NH-
1400~1700 C-N C=N
g-C3N4：3100~3400 -NH2 –NH1400~1700 C-N C=N
804 三嗪结构
材料表征
改性后二氧化钛不仅
在紫外区间存在吸收 峰，在可见光区间也 存在吸收峰
该催化剂光催化效果好，可用于可见光下，便于实际应用
对g-C3N4与TiO2结合方式的初探，验证假设
结论
改性效果
以偶氮染料AO7为模拟反应物
可见光下
紫外灯下
改性后光催化效果显著提升
机理研究
g-C3N4和TiO2的结合方式是通过g-C3N4末端
氨基和TiO2表面的羟基脱水结合而成 NaOH溶液处理
XPS
可见光下
紫外灯下
NaOH处理后的样品光催化效率明显下降，变相证明了上述假设
成功制备出g-C3N4表面改性的TiO2光催化剂
表面改性
纳米TiO2的制备及表面改性的研究摘要：本文通过钛盐络合物水解方法制备了纳米二氧化钛，并用KH-570对TiO2进行表面改性。
利用XRD、TEM等分析测试手段对制备的TiO2粉体的晶相组成，晶体形貌进行了表征。
并讨论了热处理温度对TiO2晶型的影响，结果表明改性后的TiO2有优良的分散性能。
关键词：纳米TiO2；表面改性；高分子材料；负离子二氧化钛是一种性能最好的白色颜料，对光散射力强，着色力高，遮盖力大，白度好。
随着粒子尺寸的微细化（1nm～100nm），其表面电子结构和晶体结构发生了变化，产生了普通粒度级粒子所不具备的表面效应，小粒子效应，量子效应和宏观量子隧道效应，从而使其具有优异的紫外线屏蔽作用，颜色效应，光化活性等，纳米TiO2 具有多种优越的特殊性能，将之与高分子材料相结合，将会推动着材料科学的发展，提高人们的物质生活水平[1]。
1．实验部分1.1实验药品 C2H5OH(乙醇)，TiCl4(四氯化钛), TEA(三乙醇胺)， AMP-95（2-氨基-甲基-丙醇)，KH-570（γ-甲基丙烯酰氧基三（甲氧基）硅烷），H2O。
1.2性能测试德国Mastersizer2000激光粒度分析仪测试二氧化钛粒径及分布；日本JEOL-2010型透射电镜观察二氧化钛形态及粒径；丹东奥龙射线有限公司生产Y2000型X—射线粉末衍射仪测试二氧化钛晶体结构；日本ECO-HOLISTIC.INC出品的负离子强度测试仪EB-13 IONTESTER 测试二氧化钛放负离子强度。
1.3 实验过程1.3.1纳米二氧化钛的制备方法在常温，磁力搅拌的情况下，将四氯化钛缓慢滴加到溶有三乙醇胺的乙醇溶液中。
该反应剧烈，放出大量的热，并有大量的酸雾形成，形成糊状络合物。
TiC14与TEA的物质的量比为l:2，乙醇作为溶剂，其体积为三乙醇胺的3倍。
将络合物在30℃左右保温一段时间后，加去离子水溶解配成溶液。
将配好的溶液在磁力搅拌的情况下，按不同的量滴加到100m1AMP-95的水溶液中，得到纳米锐钛矿型二氧化钛溶胶。
表面修饰二氧化钛纳米粒子的结构表征及形成机理
表面修饰二氧化钛纳米粒子的结构表征及形成机理引言二氧化钛（TiO2）纳米粒子作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景，例如光催化、光电子器件和生物医学等领域。
然而，纯净的TiO2纳米粒子在某些应用中存在一些限制，如光催化活性低和光电转换效率不高。
为了改善这些性能，人们通常通过表面修饰来调控TiO2纳米粒子的结构和性质。
因此，对表面修饰二氧化钛纳米粒子的结构表征及形成机理进行深入研究具有重要意义。
一、表面修饰方法1. 化学方法化学方法是最常用的表面修饰二氧化钛纳米粒子的方法之一。
通过控制反应条件和添加适当的配体、试剂或溶剂，可以实现对二氧化钛纳米粒子表面的改性。
- 例如，在溶液中加入有机酸可以实现对二氧化钛纳米粒子表面羟基（-OH）的酯化修饰，从而改善其光催化活性。
- 另外，利用硫代乙酸（thioacetic acid）等有机物可以在二氧化钛纳米粒子表面形成硫醇（-SH）基团，进而实现金属纳米颗粒的修饰。
2. 物理方法物理方法是另一种常用的表面修饰二氧化钛纳米粒子的方法。
这种方法主要通过物理手段将其他材料沉积在二氧化钛纳米粒子表面，形成复合结构。
- 例如，利用溅射法可以将金属薄膜沉积在二氧化钛纳米粒子表面，形成金属/二氧化钛复合结构，从而调控其光电转换性能。
- 另外，还可以利用溶胶-凝胶法将其他功能材料如碳纳米管或石墨烯修饰在二氧化钛纳米粒子表面，以提高其导电性和光电转换效率。
二、结构表征方法为了全面了解和揭示表面修饰对二氧化钛纳米粒子结构的影响，需要采用多种结构表征方法进行分析。
### 1. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种常用的表征纳米材料结构的方法。
通过TEM可以观察到二氧化钛纳米粒子的形貌、尺寸和分布情况，并且可以对修饰层的厚度和形态进行表征。
2. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种用于分析晶体结构的方法。
通过测量二氧化钛纳米粒子的XRD图谱，可以确定其晶体结构、晶格参数和晶体取向等信息，进而揭示表面修饰对其晶体性质的影响。
纳米二氧化钛的表面改性研究
纳米二氧化钛的表面改性研究
徐存英;段云彪;张鹏翔;秦亚琴
【期刊名称】《云南化工》
【年(卷),期】2000(027)005
【摘要】初步研究了硬脂酸对纳米二氧化钛陶瓷粉体的表面改性作用及其对粉体极性和流动性的影响.实验结果表明,硬脂酸中的羧基与纳米二氧化钛粉体颗粒表面的羟基发生了类似于酸和醇的酯化反应,并在其表面形成单分子膜.经过表面改性的纳米二氧化钛由极性转化为非极性,同时表现出良好的流动性能.
【总页数】2页(P6-7)
【作者】徐存英;段云彪;张鹏翔;秦亚琴
【作者单位】昆明理工大学材料系,昆明 650053;昆明理工大学材料系,昆明650053;昆明理工大学材料系,昆明 650053;昆明理工大学材料系,昆明 650053【正文语种】中文
【中图分类】O612.4
【相关文献】
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2.纳米二氧化钛光催化剂的改性研究及其在水处理中的应用进展 [J], 卢俊彩;陈火林;
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活性 ； 同时 ，—Ｏ Ｒ Ｈ间易发生聚合 反应或生成新 的 连接物 ， 导致了纳米材料及浆体更易产生团聚 ， 从而
１ 实验部分
１ １ 试 剂与 仪器 ．
影响其分散性＿ 。改善 纳米颗粒在介 质中的润湿 ２ Ｊ 性和分散性 ， 以利 于贮存、 运输和使用 ； 降低光化学 活性提高涂膜抗粉化的能力和耐候性 ； 增加相容性 ，
的混合物 （ 质量 比为 ２ １ ， 面活性剂 总用量 为 ３ ％ （ ：）表 ０ 质量分 ）采用搅拌 和超声 时间都为 １ ｉ ， ， ５ｍ ｎ 纳米二氧化钛
的初始沉降时间为 ２５ｈ完全沉 降时间大 于 １０ｈ ． ， ２ 。
关键 词 ： 表面活性剂 ； 纳米二 氧化钛 ； 表面改性 中图分类号 ：Ｑ ３ ． １ Ｔ １４ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６— ９ ０ ２ １ ） １ ０ ３ ０ １０ ４ ９ （０ ２ ０ — ０ ０— ３
材料 能强 烈 吸 附 水 等介 质 ， 应 生 成 Ｒ Ｏ 反 — Ｈ基 结 构， 增加 了纳 米材 料 间 的相 互 作 用力 和材 料 的表 面
烷基硫酸钠（ Ｄ ） 聚乙烯吡咯烷酮 （ Ｖ ） 纳米 ＳＳ 、 ＰＰ 对
二 氧化钛 进行 表面 改 性 ， 过 沉 降法 对 改 性 后 的纳 通 米 二氧化 钛进 行表 征分 析 。
［ Ｏ Ｃ Ｈ ）Ｎ ， 析 纯 ； 乙 烯 吡 咯 烷 酮 （ Ｈ Ｈ Ｃ ］ 分 聚
（Ｖ ） 分析纯 ； ＰＰ ， 氨水 ， 分析纯 ； 去离子水 ， 制 。 自 Ｋ 一１０ Ｓ ５ 超声波细胞粉碎机 ； 电热恒温水浴锅
（ 一０ 型 ） 电 动 搅 拌 棒 （ ２ Ｗ ； Ｄ ５型 ） 超 声 清 洗 器 ；
ｍｅ ｒ ｎ ｎ ｆｔ ｒ ． ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｄ ｔ ａ ， ａ ｏ ｉ ｄ Ｔ Ｏ２ｗ ｓｔ ａ ｅ ｉ ｈ ｅ ｕ ａ ｔｎ ｓ ｈ ｄ ｂ ｔ ｒ ｄ ｓ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｔ ａ ｍｂ ａ ｅ ｉ ｕ ｕ ｅ Ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｅ ｈ ｔ ｎ ｎ － ｚ ｉ ａ ｒ ｔｄ ｗ ｔ ｔ ｒ ｅ ｓ ｒ ｃａ ｔ ａ ｅｔ ｉｐ ｒｉ ｎ ｔａ ｈ ｓｅ ｅ ｈ ｆ ｅ ｔ ｔ ａｅ ｙ ｓｎ ｌ ｕ ａ ｔ ｎ ． ｔ ｍ ｉｐ ｒ ｉｎ ｅｆ ｃ ｏ ｌ ｅｏ ｔ ｉ ｅ ｅ ｈ ｘ ｒ ｔ ｆｔ ｅ Ｉ ｏａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｒ ｔｄ ｂ ｉｇ ｅ ｓ ｒ ｃａ ｔ Ｏｐ ｉ ｅ ｆ ｍｕ ｄ ｓ ｅ ｓｏ ｆ ｔｃ ｕ ｄ ｂ ｂ ａｎ ｄｗｈ ｎ ｔ ｅ ｍｉ ａ ｉ ｏ ｉｔ ａ ｌｍｉ ｅ ａ ＤＳ ｗ ｓ ｅ ｏ ｒ ｌ ｎ ｎ
而使用了表面活性剂的几组分散效果都有了明显 的 改善 ， 中从完全沉降时间来看 ， 其 ③组要 比其他两组 沉降时间都长 ， 而④组 的沉降时间最短 ， 也就是说 明 Ｐ Ｐ的分 散效 果最 差 。 Ｖ
表 １ 不同表面活性剂的沉降时间对比
体操作方法 如下 ： ） １ 称取一定量 的纳米 二氧化钛 ， 将其分散在 ５ Ｌ的去离子水 中， ０ ｍ 进行搅拌 ， 超声分 散一定时间， 然后将分散好 的纳米二氧化钛分散浆 转 入 比色管 中 ， 直放 在 试 管 架上 。２ 在 液 面下 方 竖 ） ２ｃ ｍ左右吸取 １ Ｌ 液体 ， ｍ 称重 ， 之后每隔 １ｈ 采用
同样方 法取 样 ， 称重 ， 录数 据 。 记 初 始 沉 降 时 间和 完 全 沉 降 时 间越 长 ， 明 纳米 说 粉 体在 溶 剂 中 的分 散 性 越 好 、 粒 间越 不 易 团 聚 。 颗 另 外纳 米分 散 浆 的分 散 性 也 可 以 用沉 降 前 后 １ｍ Ｌ
悬浮液 的质量变化得到反映。采用如下公式计算 ：
行表面改性处理。对不 同表 面活性剂 处理的纳米二氧化钛采用沉降法来 表征纳米粉体在水 中的分散性 ， 目的是 日 后用来制备更均匀的复合薄膜。研究 结果 表明 ： 乙醇胺与其他两种表面活性剂混合 使用较单种 表面活性剂 处理 三 后的纳米二氧化钛其分散效果会 更好 。分散纳米二氧化钛效 果最佳 的表面活 性剂 为三乙醇胺 与十二烷 基硫 酸钠
沉降 比 ： 沉降 ｎ 后 １ｍ ｈ Ｌ悬浮液中纳米二氧化钛的质：／ Ｉ 未开始沉降 时 １ｍ Ｌ悬浮液中纳米二氧化钛的质量
产生上述结果的原 因： 十二烷基硫酸钠在水 中 可以电离， 产生带电的聚合物长链 ， 优于纳米材料的 高 表 面能 ， 机 长链被 吸 附到纳 米颗 粒表 面 ， 有 亲水 的
表面 电解质所 带 电荷而 相互排 斥 ， 从而 达到分 散 效果 。
因此 高分 子 电解质 起到 了 空间位 阻 和静 电稳 定
．
表面 活性 剂 处理 如下 ： 取一 定量 的纳 米 二 氧 称
的双重机制。选用 ３ 种表面活性剂 ： 三乙醇胺 、 十二 烷基硫酸钠、 聚乙烯吡咯烷酮对纳米二氧化钛进行 改性 。其 中三乙醇胺 、 聚乙烯 吡咯烷酮为非离子型
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｒａ ｔ ｎ ； ａ ｏ ｉｅ ｉ ；ｕ ａ ｅ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｆｃ ａ ｔ ｎ ｎ － ｚ ｄ Ｔ Ｏ２ ｓ ｒ ｃ ｄｆ ａ ｉ ｓ ｆ ｉ ｏ
纳米 ＴＯ 粒径小 ， ｉ 表面能高 ， 呈现强极性 ， 处于 热力 学非 稳定 状态 ， 易团 聚 ， 子间很 容易 粘结 在 极 粒
加入到烧杯 中； 将混合的分散浆搅拌一定的时间， 在
大功 率超 声 波细 胞 粉 碎 机 中分 散 一 定 的时 间 ； 分 待 散完 成后 ， 样 品倒进 比色管 里进 行沉 降分 析 。 将
１ ３ 检 测方 法 ．
时间和完全沉降 时间做 了测试 ， 数据如表 １ 所示 。 从表 １ 到 ， 组纳 米 二氧化 钛分 散完 成后 ， 看 ① 静置 时
ｉ ａｅ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉｅ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ｅ ｉ ｎ ａｉ ｎ ｍｅｈ ｄ Ｓ ａ ｔ ａｌ ｅ ｕ ｅ ｒ ｐ ｒ ｒ ｎｆ ｒ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｗ ｔｒｗｅｅ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｙ ｓ ｄ ｍｅ ｔｔ ｔ ｏ ， Ｏ ｔ ｔｉ ｃ ｌ ｂ ｓ ｄ ｔ ｐ ｅ ａ ｅ ｍｏ ｅｕ ｉ ｍ ｏ ｏ ｉ ｏ ｈ ｏ ｏ ｅ
表 面活性 剂 ， 十二烷 基 硫酸钠 为 离子 型表 面活性 剂 。 对 表面 活性剂 加 人 量 为 ６ （ ％ 占纳 米 二 氧 化 钛 的 质 量分 数 ， 同 ） 下 的纳 米 二 氧 化钛 分 散 浆 的初 始 沉 降
化钛倒人烧杯 中 ， 添加一 定量 的去离子水 ， 搅拌分
散 ； 一 定 量 的表 面 活性 剂 （ Ｄ 、 乙 醇 胺 、Ｖ ） 取 Ｓ Ｓ三 Ｐ Ｐ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｆ ｃ ｄ ｆｃ ｔ ｎ ｏ ａ ｏ ｉ ｅ ｔ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ ｓ ｒ ａ ｅ ｍｏ ｉ ａ ｏ ｆｎ ｎ － ｚ ｄ ｔ ａ ｉ ｉ ｉ ｓ ｉ
Ｈａ ｈ ｉ ， ｉＨｕｉ ｎ ＬｉＦｅ ， ｈ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｎ Ｍｉｏ ｏ Ｘｉ ａ Ｌ ｍｉ ， ｉ Ｓ ｉＣｕ ｐ ｎ 。 ｕ ａ
无 机 盐 工 业
３ ０ Ｉ ＮＯＲＧＡＮＩ ＣＨＥＭＩ Ｃ ＣＡＬ ＮＤＵＳ ＳＩ ＴＲＹ
第４ ４卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
纳米 二 氧化 钛 的表 面 改性研 究 冰
郝喜海 ， 慧敏 李 李 ， 菲 史 翠平 孙 ， ， 淼
（． １ 湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室 ， 湖南株洲 ４ ２０ ；． １０ ７ ２ 湖南工业大学包装与材料工程学院 ） 摘 要： 采用不 同的表面活性剂三 乙醇胺 、 十二烷基硫酸 钠（ Ｄ ） 聚 乙烯 吡咯烷酮 （ Ｖ ） ＳＳ 、 Ｐ Ｐ 对纳米 二氧化钛 进
２ Ｓｈｏ ａｋｇｎ ｎ ｔ ａｓ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｕａ ｎｖｒ ｏ ｅｈ ｌ ｙ ． ｃｏｌｆＰ ａ ｉ ａ Ｍａｅ ｌ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ Ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｓ ｆ Ｔｃｎ ｏ ） ｏ ｃ ｇ ｄ ｉ ｒ ｅｉ ｅ￣ ｏ ｇ Ａ ｓ ａｔＳｒ ｃ ｆ ａｏ ｉ ｄｔａｉ（ｉ ２ ａ ｏｉｅ ｉ ｉｅｅｔ ｕ ａｔ ｔ， ｃ ｓｔｅ ａ ｌｍｎ ，ｏｉｍ ｂｔ ｃ：ｕｆ ｅｏ ｎ－ｚ ｔｎａＴＯ ）ｗ ｓｍ ｄｆｄｗｔ ｄ ｒｎ ｒ ｃ ｎｓｓ ｈａ ｉｔ ｎ ａ ｉｅ ｓｄ ｒ ａ ｎ ｓｅ ｉ ｉ ｈ ｆ ｓｆ ａ ｕ ｒ ｈｏ ｕ ｄｄｃｌ ｕ ａ Ｓ Ｓ ，ｎ ｏ ｖｎｌ ｙｒ ｉｏｅ（ Ｖ ） Ｔ ｅｄｓｅ ｉ ｆ ａｏ ｉ ｄＴＯ ｅｔｄｂ ｉｅｅｔ ｕｆｃ ｎｓ ｏｅｙ ｓｌ ｔ Ｄ ）ａｄｐｌ ｉｙ ｐｒ ｌ ｎ Ｐ Ｐ ． ｈ ｉ ｒ ｏ ｏ ｎｎ－ｚ ｉ ２ｒａ ｙｄ ｒｎ ｓｒ ｔ ｔ ｆ ｅ（ ｙ ｏｄ ｐ ｓｎ ｓｅ ｔ ｅ ｆ ａａ
２１ ０２年 １月
郝喜 海等 ： 米二 氧化 钛 的表 面改性研 究 纳
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（ Ｓ— Ｏ Ｋ Ｓ Ｄ型） 电子天平 （ Ｕ ２０型 ） 超声 清洗 ； Ａ Ｙ２ ； 机 ；Ｘ Ｑ一１型数 显 直 流 无 级 调 速搅 拌 器 ； 系 列 ＳＴ 一
比色 管 。
１２ 实验 方 法 ．
一
表 面进行 预处 理 ， 其表 面 由亲水性 改性 为亲油 性 ， 将
使其与有机基体之间能够较好地相容 ， 均匀地分散
在有 基体 中。主要 采 用 表 面活 性 剂 三 乙 醇胺 、 十二
起 ， 难均 匀分散 ， 大影 响 了纳米材 料优 势 的发 很 大
挥¨ 。在水性介质中， Ｊ 高表 面能和 比表面积 的纳米
便 开始沉 降 ， 而且 在 ２ ０～３ ｉ ０ｒ ｎ内基 本 完 全 沉降 。 ａ