热稳定锐钛矿型二氧化钛纳米粒子

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TiO2 P25

TiO2 P25型纳米二氧化钛属于混晶型，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。

作用机理：纳米二氧化钛具有大的比表面积,表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加,小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。

由于TiO2电子结构所具有的特点，使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，攻击有机物，达到降解有机污染物的作用。

当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解。

纳米二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，而且能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌，防止内毒素引起的二次污染，纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。

使用技巧：（1）在P25中加入有机染料敏化剂或过渡金属元素，可以增大利用光波长范围。

（2）将P25附着在活性炭上，其催化性能将大大提高。

（2）将P25中加入亲水型SiO2，其催化性能也可得到提高。

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。

二氧化钛含量测定

二氧化钛使用依据
概况：
二氧化钛（Titanium Dioxide）：
CAS：134－67－7
JSCI：S0196
分子式：TiO2
EINECS：236－675－5
物理性质：
白色细粒状粉末，无气味，晶体大小10-25nm,比表面（BET法）80-140m2/g。晶型: 锐钛矿型。
化学性质:
二氧化钛不溶于水和有机溶剂，纳米级超微二氧化钛有很大的比表面，吸附潮气。用各种方法表面处理的二氧化钛（如二甲基硅氧烷、氧化铝、二氧化硅、硬脂酸和各种油类处理）的表面存在酸基和羟基，带有表面电荷，可具有亲水性亲油性，能很好地分散于不同的基质中，也可呈透明或半透明的胶体分散液。
一、原理：把含二氧化钛的无机物用硫酸和硫酸铵溶解后，加水、盐酸和金属铝，使二氧化钛还原，冷却后用硫酸铁铵滴定即可定量测定。
、仪器：
广口瓶
1只
三角瓶
500ml1只
U形管
1只
橡皮塞
1只
、试剂：
碳酸氢钠饱和溶液（NaHCO3）
浓硫酸
浓盐酸
硫酸铵
金属铝
蒸馏水
0.1mol/L硫酸铁铵溶液（Fe2（SO4）3.（NH4）2SO4.24H2O）
UV性质:
法规情况和毒性实验:
美国：I类（W=2%-25%）
EC:列于化妆品原料清单
经口毒性LD50>5g/kg
日本：已批准使用
GB7916-87：58（暂用着色剂清单）
参考文献：
1、裘炳毅编著：化妆品化学与工艺技术大全（上册）年5月第一版。
，P619页。中国轻工业出版社，1997
二氧化钛含量检测方法
1宋国艾等主编：化妆品原料技术规格。中国轻工业出版社，2000年7月第1版，P1031页

二氧化钛能带机构和费米能级

二氧化钛能带机构和费米能级二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有多种晶体结构，其中最常见的有四种：金红石型（rutile）、锐钛矿型（anatase）、布鲁克矿型（brookite）和T型（TiO2 (B)）。

不同晶体结构的二氧化钛具有不同的能带结构和费米能级位置。

金红石型（rutile）：金红石型的TiO2 是一种常见的多功能半导体，具有广泛的应用。

其能带结构包括价带和导带，中间是能隙。

费米能级位于导带和价带之间。

这种结构的二氧化钛在光催化、电子器件和太阳能电池等领域有重要应用。

锐钛矿型（anatase）：锐钛矿型的TiO2 也是一种常见的半导体结构，它具有更大的比表面积和更高的光吸收性能。

其能带结构和金红石型类似，但费米能级位置稍高于金红石型，有助于提高光催化活性。

布鲁克矿型（brookite）：布鲁克矿型的TiO2 在自然界中较为罕见。

它的能带结构与金红石型和锐钛矿型相似，但由于晶格略有不同，其能带结构和费米能级位置也可能有所差异。

T型（TiO2 (B)）：T型的TiO2 结构相对较为复杂，其能带结构也因其晶体结构而异。

费米能级位置在导带和价带之间，但具体位置可能因样品和温度而异。

光催化应用：在光催化领域，锐钛矿型的TiO2（anatase）是常用的材料之一。

由于其能带结构使其能够吸收可见光，它被广泛用于光催化反应，如水分解和有机物降解。

金红石型（rutile）的TiO2 也可以用于光催化，但其相对较大的能隙可能限制了其可见光吸收能力。

太阳能电池：锐钛矿型的TiO2 也在太阳能电池中得到应用。

由于其较大的比表面积和较高的吸光性能，锐钛矿型的太阳能电池可以捕获更多的光能并产生更多的电子-空穴对。

这有助于提高太阳能电池的效率。

半导体器件：金红石型（rutile）和锐钛矿型（anatase）的TiO2 在半导体器件中具有应用潜力。

它们可以用作场效应晶体管（FET）中的电子传输层，或者在光电子器件中用作电子传输材料。

锐钛矿型TiO_(2)纳米粒子的形态对其光催化性能的影响

锐钛矿型TiO_(2)纳米粒子的形态对其光催化性能的影响马梦楠;杜鹃;张家民;齐超;周兴平【期刊名称】《东华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(50)2【摘要】以异丙醇钛为钛源、三乙醇胺为稳定剂,采用凝胶-溶胶法通过改变体系的pH值合成了从颗粒状到棒状形态径向比逐渐增大的锐钛矿型TiO_(2)纳米粒子。

通过不同形态的TiO_(2)在紫外灯下光催化降解阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)、罗丹明B(RB)与阴离子型染料甲基橙(MO)、刚果红(CR),探究TiO_(2)的形态对其光催化性能的影响。

研究结果表明:随着棒状二氧化钛纳米粒子的径向比的增加,其对碱性阳离子染料的光催化活性随之升高,而对酸性阴离子染料的光催化活性则随之降低。

在阳离子染料中对MG的降解率最为显著,紫外光照2 h内降解率可达100.0%;而在阴离子染料中对CR的效果最好,紫外光下照射2 h后的降解率可达68.0%。

通过对比二氧化钛的形态,可见二氧化钛纳米粒子的各个晶面中c面所占比例大小决定了TiO_(2)纳米粒子的选择性吸附,从而影响其光催化性能,而其中同种类型染料的降解速率的不同与染料自身结构有关。

【总页数】9页(P15-23)【作者】马梦楠;杜鹃;张家民;齐超;周兴平【作者单位】东华大学化学与化工学院;东华大学生物与医学工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ034【相关文献】1.锐钛矿型二氧化钛纳米粉体的IR光谱与光催化性能研究2.溶胶-凝胶法对锐钛矿纳米二氧化钛光催化性能的影响3.形貌对锐钛矿型TiO2纳米管薄膜光催化性能的影响4.锐钛矿-金红石混晶TiO_(2)纳米纤维的制备及光催化性能研究5.[111]-/{101}晶面共暴露的锐钛矿型TiO_(2)纳米晶的制备及可提高的光催化性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

锐钛矿二氧化钛(101)晶面的晶格间距

锐钛矿是一种重要的材料，其特定晶面（101）具有特殊的晶格间距。

本文将对锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距进行探讨。

一、锐钛矿二氧化钛的晶格结构锐钛矿是一种重要的金属氧化物，其化学式为TiO2。

锐钛矿二氧化钛结构具有四方晶系结构，其中（101）晶面是其最为重要的晶面之一。

二、晶格间距的定义晶格间距是指晶体结构中相邻晶面之间的距离。

在锐钛矿二氧化钛中，（101）晶面的晶格间距对于其特殊的物理性质起着关键作用。

三、晶格间距的计算根据晶体学的原理，可以利用晶面指数和晶格常数来计算晶格间距。

对于（101）晶面，其晶面指数为（101），则晶格间距d的计算公式为：\[ d=\frac{a}{\sqrt{h^{2}+k^{2}+l^{2}}} \]其中，a为晶格常数，h、k、l分别为晶面指数的三个指数。

四、锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距通过实验测定和理论计算，得出锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距为X单位。

这一数值是通过多种表征手段得出的，在材料科学和纳米技术领域具有重要的应用价值。

五、晶格间距对性能的影响锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距对于其光催化、光电子等性能具有重要的影响。

晶格间距的变化会直接影响材料的电子结构和晶格稳定性，进而影响其物理化学性质。

六、晶格间距调控的意义与挑战通过调控锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距，可以实现材料性能的精细调控，为其在环境保护、能源转换等领域的应用提供更广阔的空间。

然而，要实现对晶格间距的精确调控，需要克服诸多技术难题，包括材料生长、表征手段等方面的挑战。

七、未来展望随着材料科学和纳米技术的不断发展，锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距研究将在材料设计和应用方面发挥越来越重要的作用。

未来，随着更多新技术的引入和跨学科的合作，相信对晶格间距的深入研究将会取得更多突破，推动材料科学领域的发展。

锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距是材料科学和纳米技术领域的重要研究课题，其对材料性能的影响具有重要意义。

半导体光催化04 纳米TiO2的制备及表征

氨水,NaOH, (NH4)2CO3 TiCl4或Ti(SO4)2 800℃煅烧 600℃煅烧干燥无定形的Ti(OH)4 洗涤过滤
金红石型TiO2
锐钛矿型TiO2
改进后的方法(前躯体：TiOCl2不加碱性沉淀剂)
加热干燥白色晶型沉淀 TiOCl2 水溶液加热干燥白色晶型沉淀锐钛矿型纳米TiO2粉体金红石型纳米TiO2粉体
超超声声
混混合合混合 ,调整pH 混合 ,调整pH 反应釜反应釜 180 ℃ ,8h 180 ℃ ,8h 冷却冷却离心离心
超超声声
混混合合
透明溶液A 透明溶液A
透明溶液B 透明溶液B
洗涤
干燥
白色TiO2粉末
小结：
通过对各种方法制备出的纳米TiO2对比，发现采用溶胶
3.前驱体:TiCl4，NaOH 调整pH
2mTiCl4
NaOH
A
Hydrothermal reactor B 180 ℃,8h Cool
1,3,5,7ml 10ml 乙醇
Drying White TiO2power
Lavation
Centrifugal
微乳液法
前驱体:TiCl4,NaOH，HCl调整pH
浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）
石棉绳沸石分子筛浸泡 100℃ 干燥
纳米TiO2 溶胶
24h
2h,除乙醇
灼烧 8h
,600 ℃
催化性能测定
负载型纳米TiO2
层层自组装法（载体为玻璃纤维布）
1.玻璃纤维布的前处理
玻璃纤维布 1%SDS溶液 15min H2O 5min 1%HCl溶液 80℃，30min 5min

二氧化钛百度百科

二氧化钛百科名片二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。

二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。

二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。

二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。

目录二氧化钛简介管制信息名称化学式相对分子质量性状储存用途具体介绍结晶特征及物理常数级别性能分级性能相对密度熔点和沸点介电常数电导率硬度吸湿性热稳定性食品应用研究测定方法挥散法重量法容量法比色法毒理数据介绍实验室动物进行慢性毒性和致癌性研究评价结论和建议食用规定性质规定使用和限量危害健康《中国药典》注释性状鉴别检查含量测定类别贮藏二氧化钛简介管制信息名称化学式相对分子质量性状储存用途具体介绍结晶特征及物理常数级别性能分级性能相对密度熔点和沸点介电常数电导率硬度吸湿性热稳定性食品应用研究测定方法挥散法重量法容量法比色法毒理数据介绍实验室动物进行慢性毒性和致癌性研究评价结论和建议食用规定性质规定使用和限量危害健康《中国药典》注释性状鉴别检查含量测定类别贮藏展开编辑本段二氧化钛简介管制信息本品不属于易制毒、易制爆化学品，不受公安部门管制。

名称中文名称：二氧化钛中文别名：二氧化钛,钛酐,氧化钛(IV)英文别名：Titanium(IV) oxide,Titanium dioxide, Titanic anhydride,Titunic acid anhydride,Titania, Titanic acid anhydride,Titania, Unitane, Pigment white 6, C.I. 77891化学式TiO2相对分子质量79.88性状白色无定形粉末。

溶于氢氟酸和热浓硫酸，不溶于水、盐酸、硝酸和稀硫酸。

与硫酸氢钾或与氢氧化碱或碳酸碱共同熔融成钛酸碱后可溶于水。

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近年来，纳米材料的奇特性能引起了人们的极大兴趣，并成为国内外众多研究领域的热点课题之一。纳米材料因其具有小尺寸效应、表面效应及量子尺寸效应，常具有普通材料所不具备的光、电、磁、敏感及催化等特性，因此，纳米材料的研究是一个涉及凝聚态物理、化学、材料学、生物学等多学科的相互交叉和渗透的领域。由于二氧化钛纳米粒子可以广泛应用于涂料、化妆品、催化剂及太阳能电池材料，特别是１７年“ ｎａＦｊｈｍａ２Ｈｏｄ—ｕｉｉ效应” ９ｓ被发现以来，受到国际上的广泛重视。作为光催化材料，目前二氧化钛是唯一进入实用化阶段的光催化材料。二氧化钛由于其良好的化学稳定性和优良的催化活性，在能量转换，环境净化等方面具有广泛应用。据报导二氧化钛具有７晶型ｐ，种Ｊ最常见的是锐钛矿（ａａｅ和金红石（ｕｉ）种晶型。由于二Ａｎｔｓ）Ｒｔｅ２ｌ氧化钛具有较大的吸收禁带，使其只能被能量较高的紫外光激活。众所周知，太阳能只含有大约５％的紫外线，其大部分均为可见光。为了能有效利用太阳能，可见光型光催化材料的开发是目前光催化领域的热点之一。对于二氧化钛纳米粒子，一般来说锐钛矿具有较高的催化活性【Ｊｏ，而金红石相虽然具有较小的吸收禁带，由于金红石相通常由高温热处理制备，但晶粒尺寸的长大和比表面积的减小是无法避免的。这都会影响其光催化活性。纳米ＴＯ的制备方法有水热法、溶胶・ｉｚ凝胶法、气相法、化学沉淀法和微乳液法等，其中溶胶－凝胶方法是制备纳米粉晶的一种有效途径。方法主要使有机前驱体经过水解和缩聚该反应而形成胶体粒子的悬浮液（溶胶），为聚集溶胶粒子组后成成溶胶，将溶胶经过成型、老化、热处理工艺可得到不同形态的产物与传统的合成方法相比，具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点。文章以十二烷基胺（Ｈ３Ｈ２ｌ）Ｃ（）ＮＨ２Ｃ１为模板剂，利用钛盐合成了晶相热稳定性较高的锐钛矿型ＴＯ２ｉ纳米粉体。
ＪａｉｅｉｏＺｈｆｎｇ
（ｎａｇＭｅｉｌｏｌｅＮａｙｎ７００Ｃｉ）Ｎａｙｎｄｃｌｇ，ｎａｇ４３０，ｈｎａＣｅａ
ＡｂｔａｔＩｅｅｐｒｎｓｇｄｄｃｌｍｉｅａａｔｍｌｅＴ（Ｈ（Ｈ）４ｓｒｃｒｏ．ｅｍｌｅｍａｈｎｔｏｉｅｃａｅｔｏｇｅｓｒｃ：ｎｔｘｅｉｔｉｏｅｙａｎｓｐａ，ｉ３２ｅｕｓｒＵｓｄｔｐａｔｉｍｅｄｗｔｔｈｒ，ｈｕｈｔｈｍｅｕｎｅｔｃＣＯ）ａｐｅｔｃｇｈｈｈｇｒｈ
ｒｓｌ．ｔａｅｓｅｒｍｅＴｅｕｔＩｃｎｂｅｎｆｓｏｔＥＭａｙｉ，ａｌｓｒａｏｐｒｉｌｓｈｎａｌｓｓｓｍｐｅｅｎｎ－ａｔｅ．ａｃ
Ｋｅｗｏｄ：ａｏａｔｌｓｙｒｓｎｎｐｒｃｅ；Ｔｉ；ｔｍｐｌｔｉＯ２ｅａｅ
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东
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２１年第１０１期第３卷总第２３８１期
ｗｗｗ．ｄｃｅ．ＯＴｇｈｍＣ１Ｉ
热稳定锐钛矿型二氧化钛纳米粒子
焦，、士峰（南阳医学高等专科学校药学系，河南南阳４３０）７００
囊【墨体实验采用十二烷基胺为模板剂，ＴＣｊ摘ｉＨ（（￣为前驱物采用电荷匹配模板法，经过化学沉淀合成了０耪体。帮宽了砸瓤２ｆ纳米粉体的品搬、形貌结果表孵：。获得的锐钛矿产品具有较高的晶相热稳定性，合成的样品即是锐钛矿（，０型）３０℃煅烧下晶巍Ｂ整镊好＇在＝摹达０Ｏｏ℃对仍然是完全的锐钛矿（。１ｏ℃完全转变为金红石相。整）｛ｏ这比已经报导的结果晶掇转换温度提高了２ｏ℃左右。由ＴＭ分析绪ｏＥ
ｃｅｃｌｒｃｐｔｔｎｓｎｈｓｓｏＯ２ｏｅｔｄｉｎｐｒｉｌｓｓｃｙｔｌｎｈｓ，ｒｈｌｇ．ｈｅｕｔｈｗｅａｒｄｃｂｉｅｈｍｉａｅｉｉｉｙｔｅｉｆｐａｏＴｉｗｄｒＳｕｙＴＯ２ｐＮａｏａｔｅ ’ ｒｓｌｅｐａｅｍｏｐｏｏｙＴｅｒｓｌｓｏｄｔｔｏｕｔｏｔｎｄ￣ａａｅｐａｅｃａｉｓｈｐｓａｔｓｈｓ
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［文献标识码】Ａ
一０２２￣１－５１） — ７．０８２０００
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