二氧化钛掺杂改性综述
二氧化钛掺杂改性综述
作者：张静袁梦鑫
来源：《科教导刊·电子版》2016年第29期
摘要 20世纪90年代以来，在众多的光催化剂当中，TiO2以其优良的催化性能、稳定的化学性能、环保无毒、使用寿命长等优点而被广泛关注和使用。
TiO2光催化在环境保护领域内的水和气相有机、无机污染物的光催化去除方面取得了较大的进展，被认为是一种极具前景的环境污染深度净化技术。
目前阻碍纳米二氧化钛应用推广的主要障碍是反应的光催化效率不高，将纳米二氧化钛进行离子掺杂可以有效提高其光催化效率。
掺杂主要分为金属离子和非金属离子两个方面的研究。
关键词 TiO2 光催化剂掺杂改性
中图分类号：O472 ； O643 文献标识码：A
1金属离子掺杂改性
大量的研究报告显示金属离子的掺入可改善TiO2薄膜的光催化性能。
在TiO2晶格中掺入金属离子可达到通过引入缺陷位置或改变结晶度来抑制电子与空穴的复合、延长载流子的寿命，从而改善光催化性能。
金属离子掺杂对电荷对迁移过程的影响主要存在三个方面：
（1）当半导体的表面电荷层厚度达到与入射光的入射深度相同时，催化剂的光致电子和空穴的分离最有效，催化剂对光的利用效率也最高，此时的金属离子的掺杂量为最佳掺杂量。
（2）掺杂离子在TiO2晶格中必须既可以捕获光生电荷，又可以将传递光生电荷，掺杂后才能够具有良好的光催化性。
（3）金属离子的最佳掺杂量是通过测量光生电荷的寿命来度量和表征的。
付宏刚等采用溶胶-凝胶法制备Fe3+/TiO2/SiO2薄膜，通过对罗丹明B在模拟日光下的光催化降解实验发现，掺杂0.03%Fe3+得到催化剂对罗丹明B的降解率最高，且Fe3+/TiO2/SiO2薄膜催化剂比TiO2粉体催化剂具有更高的光催化活性。
曹亚安等研究了Sn4+掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响，Sn4+/TiO2薄膜光催化活性相对未掺杂TiO2薄膜有所提高，原因如下：TiO2薄膜吸附CO2含量高于Sn4+/TiO2薄膜吸附CO2含量，表面吸附的CO2可以和表面的羟基、桥氧形成双齿结构的表面物种，使有利于光催化的表面活性物种的含量降低，从而使光催化活性有所降低；Sn4+/TiO2薄膜比TiO2薄膜具有更大的比表面积，光催化活性相应
增强；Sn4+的引入，引起了Sn4+/TiO2薄膜相对TiO2薄膜晶格参数和晶包体积的增加，形成晶格缺陷、表面缺陷。
尹霞等利用溶胶-凝胶法和微波等离子体沉膜技术，制备了同时掺入
Fe3+和H的TiO2薄膜，发现Fe3+-H/TiO2薄膜比Fe3+/TiO2薄膜光催化活性高，可能是由于适量的Fe3+取代Ti4+后，在晶格内部引入了缺陷，成为电子、空穴的陷阱，减少了电子-空穴的复合，延长 ·OH自由基的寿命；掺杂的H原子半径很小，可以位于TiO2晶格之间，受到近紫外或可见光的照射，氢原子的1s轨道上的电子可以跃迁到2s或2p轨道上，形成空穴，空穴迁移到薄膜的表面，从而更有效地利用了可见光，提高可见光的利用率，提高光催化效果。
Pt4+掺杂制备的TiO2薄膜兼具光催化和化学催化双重活性，到目前为止，能够兼具光催化和化学催化双重活性的，仅发现于采用提拉-光沉积两步法制得的铂化TiO2薄膜。
对于掺杂离子Au3+的引入，由于Au3+能被还原成单质态，所以Au3+掺杂能使吸收光谱发生红移，能提高对紫外-可见光吸收能力，而且随着掺杂浓度的增大，吸光度也会增加越多。
2非金属离子掺杂改性
非金属元素掺杂二氧化钛得到广泛关注，并成为一个研究的热点，始于Asahi等人发现N 掺杂二氧化钛在可见光下光催化效果有所提高。
非金属元素（如：C、P、F、N、S等）的掺杂可使杂质原子代替TiO2中的氧原子，使TiO2的价带变宽，带隙变窄，因而表面更容易产生高活性电子和空穴，能使表面更容易趋向于超亲水性，同时控制TiO2非金属掺杂物的浓度和性质，可以改变其结晶度、相位和表面结构，使它具有更好的光催化效果和超亲水性能。
N掺杂TiO2薄膜的透射度比起稀土元素掺杂的TiO2要低10%，禁度宽带也变低，使吸收光谱出现红移（480～490nm），而且TiO2-xNx 薄膜有着很长的光衰退时间（72h）。
导带附近离散的电子水平在带隙产生使得超亲水性和活化时间的延长，并进一步增加薄膜表面粗糙度，使其具有较高的超亲水性能。
Lin等人认为N 掺杂的二氧化钛，N原子的2p轨道形成了高于O2p轨道的定域态，减小了二氧化钛的禁带宽度，同时表面O原子缺陷引起的Ti3+离子也会导致禁带宽度减小，增加二氧化钛对可见光的吸收。
C掺杂TiO2比N、S掺杂TiO2具有更高的光催化活性和超亲水性能。
C具有较高的吸附能力，跟TiO2产生协同效应，薄膜表面可以形成纳米管，能提高其表面吸附能力。
C的掺入使表面会生成石墨靶可以扩展TiO2薄膜的吸收波长到可见光区范围（450nm），同时表面生成的碳纳米管、Ti-C键和碳酸盐，改变了薄膜的表面结构，使其更容易变成超亲水性表面。
参考文献
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二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展
｛ 收稿 日期 ：２ ０ １ ２年 １ Ｏ月 １ ９日 项 目基金 ： 中科 院 “ 西部 之光 ”项 目 （ Ｎ ｏ ． Ｒ Ｃ Ｐ Ｙ ２ ０ １ １ ０ ３ ） ，中科 院 “ 百人计 划 一引进 国外 杰 出人 才 ”启动 项 目资助 作者 简介 ：陈琳 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ，女，新疆 自治 区人，博士 研究 生． 通讯 联系人 ： Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｍａ ｐ ｃ ＠ｍ ｓ ． ｘ ｊ ｂ ． ｑ ， Ｃ ． ｃ ｎ
中呈溶解状态 的污染物 ，但 此类 方法处理成本 高，且不可避免地带来二次污染 ；生物法主要是通过微生 物的代谢作用使污 水中呈溶解、胶体 以及微细悬浮状态 的有机污染物转化为稳定、无害 的物质。此类方
法处理周期较长 且对 处理温 度、时间 以及水体中有机物含量等有较高的要求 。因此 ，研究开发新型的污 水深度处理方法有非常重要的意义。
解 水制 氢、 抗 菌环保等领域有着广泛的应用。然而 Ｔ ｉ Ｏ ２ 材料本身大的禁带宽度 （ ＝ ３ ． ２ ｅ Ｖ ） 阻 碍了 其 实际应用 ， 进 而导致其可见光利用率低 、 量子产率低 。因此制备具有 高量子产 率且对可
见光有 快速 响应 能力 的 Ｔ ｉ ｏ２ 已成为 当前光催化剂研究的关键课题 。国内外 关于 Ｔ ｉ Ｏ ２ 光催化 剂 的改性技 术逐渐完善并在制备方法、 材料形貌和结构控制等方面有新 的突破 。 本文综述 了Ｔ ｉ Ｏ ２
具 有整流 作 用的 区域） ，可 促进 电子及空穴的转移 、分 离及迁移 到催化剂 的表面 ； 由于两种 晶型 的紧密 接触 ，使得颗粒 内部的电子． 空穴分离效果更好。但是，随着金红石型 比例 的逐渐增加，电子． 空穴 向粒子 表面下迁移路径增长 ，分离几率减小 ，复合几率增大，导致 其光催化活性不佳 ，因此通过严格控制两种
二氧化钛
纳米二氧化钛利用自然光在常温和常压条件下即可催化 分解细菌和污染物，无毒，环境友好。
➢ 纳米TiO2的光催化原理
关于TiO2光催化机理，目前较为成熟的是基于半导体 能带理论的电子—空穴作用机理。作为一种n 型半导体材 料，TiO2的能带是由一个充满电子的低能价带和一个空的 高能导带构成，价带和导带之间的区域为禁带，禁带的宽 度为带隙能(禁带宽度)。 TiO2的带隙能为3.0～3.2eV ,相当 于波长为387.5nm的光子能量。
其主要反应如下所示: TiO2 + hν→e- + h+ , h+ + OH- →·OH , h+ + H2O →·OH + h+ , e- + O2 →·O2- , ·O2- + h+ →HO2·, 2HO2·→O2 + H2O2 , H2O2+·O2- →·OH + OH- + O2
TiO2受紫外线激发而产生的h+是一种强氧化剂,可直接氧 化许多有机物。同时·O2-和·OH也具有很强的化学活性。·O2能和多数有机物反应,将其氧化分解为CO2和H2O 。
由于TiO2量子效率低，难以用来处理数量大、浓度高 的废水，为了提高TiO2光催化活性和对光的利用率，缩短 催化剂的禁带宽度使吸收光谱向可见光扩展，是提高太阳 能利用率的技术关键．改性后的TiO2降低了电子一空穴在 表面的复合机率，将可利用光谱从紫外光区扩展到可见光 区，体现出了越来越多的优越性．
在可见光下，这类光敏化物质有较大的激发因子， 使光催化反应延伸到可见光区，扩大了激发的波长的最 高占有能级、半导体的能级以及最低空能级的支配。当 色素的最低空能级的电位比半导体的导带能级的电位更 负时，产生电子输入的光敏化，而半导体的能隙高于色 素，在这种情况下，半导体不能被激发但是色素可以被 激发。
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高，绿色建筑已成为一种趋势。
绿色建筑是一种可持续性建筑，其设计和建造考虑了减少对环境的影响，提高建筑能源效率，提高室内环境质量等因素。
绿色建筑需要使用环保、健康的建筑材料，而光催化材料二氧化钛是一种很有潜力的材料，能够用于室内和室外环境的净化。
二氧化钛具有很高的光催化活性，在受到紫外线或可见光照射时能够吸收水中的氧和有机物质、微生物，将其分解为CO2和H2O，从而达到清洁水和空气的目的。
二氧化钛的光催化能力是由于其表面具有活性位点，通过吸附反应活化两种物质，从而产生自由基，进而分解有机污染物，因此用于绿色建筑中的光催化材料是探索和应用的热点。
二氧化钛的催化性能可以通过修饰或改性来提高。
硫化二氧化钛、掺杂二氧化钛、纳米二氧化钛和复合二氧化钛等是目前研究的热点。
硫化二氧化钛的光催化性能比纯的二氧化钛更优秀，因为硫是一种与光催化反应有关的活性物质。
掺杂二氧化钛一般通过在其晶格中引入其他金属离子，从而形成掺杂二氧化钛。
掺杂的离子会影响二氧化钛的电子结构及其表面性质，可以提高催化性能，让其可使用于室内环境净化中。
纳米二氧化钛的光催化性能也比纯的二氧化钛更优秀，因为小尺寸的纳米颗粒有更大的比表面积和更短的电子传输路径。
在光照区域内，纳米二氧化钛能较好地吸收光线，提高了催化效率。
复合二氧化钛材料是指将二氧化钛复合到另一种材料中，如氧化锌、氧化铜等，可以增强催化性能，同时还可以对催化剂的电子能级结构有所调整，改进催化剂在光催化中的性能。
此外，改进二氧化钛的制备方法也为提高其光催化性能提供了新途径。
目前常使用的方法有溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法等。
溶胶-凝胶法是一种干燥和烧结过程多的制备方法，可控性较好，且可以制备出更细致的二氧化钛微粒，通常能够得到更高的催化性能。
水热法是指以水为溶媒将反应物反应时制备二氧化钛的方法，该方法不需要多次烧结和洗涤，工艺简单，适用于制备较小颗粒的二氧化钛，并且可制备出不同形貌的二氧化钛粒子，如球形、链形、管状等。
氮掺杂二氧化钛制备及掺杂机理研究进展
自１７ 年 Ｆｊｈ ａ Ｈ ｎａ１ ９２ ｕｉ ｉ 和 ｏｄ【 报道利用 Ｔ 晶电极光解水的实验结果 以来 ， ｓｍ １ ｉ 单 Ｏ 因其具有 良好的化 学稳定性、 机械稳定性 、 耐光腐蚀、 低廉无毒等特性 ， 被广泛地应用于抗 污涂料、 杀菌 、 阳能敏化 电池和 太 光催化处理环境污染物等 众多领域， 故纳米半导体的光催化剂研究引起了世界各国学者的广泛关注。 但是 ，ｉ：目 Ｔ Ｏ 前在实际应用中仍存在很多困难 ， 阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。由于 Ｔ ： ｉ 半导体禁带宽度较宽为 ３２ｅ 其对应 的波长为 ３７ｎ 属于紫外光区， Ｏ ． Ｖ， ８ ｍ， 而紫外光只占到达地球表面 太 阳光 的 ３ 一 ％ ， 太 阳 光 谱 中 占绝 大 多 数 的 可 见 光 部 分 （ 量 约 占 ４ ％ ） 得 到有 效 利 用 ｐ 。在 ％ ４ 在 能 ５ 未 １８ ９６年 Ｓｔ等 就 发现氦 的 引入 可使 ＴＯ 具 有 可见光 活性 ， 是十几 年来 一直没 有 引起人 们 的重 视 ， ａ ｏ ｉ： 但 直 到 ２０ 年 Ａ ａｉ Ｓｉ ｃ 上报道 了氮替代少量的晶格氧可 以使 Ｔ ： ０１ ｓ ［ 在 ｃ ｎｅ ｈ７ ｅ ｉ 的带隙变窄 ， Ｏ 在不 降低紫外光下 活性的同时 ， ＴＯ 具有可见光活性 ， 使 ｉ： 才掀起 了非金属元素掺杂 ＴＯ 的热潮。 ｉ：
２０ ０ ８年 ８月
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磷酸铁锂掺杂纳米二氧化钛的优点
磷酸铁锂掺杂纳⽶⼆氧化钛的优点当今时代，为缓解全球能源危机、环境危机以及摆脱⾦融危机，欧美发达国家、⽇本以及中国都将技术创新的焦点集中于新能源产业。
在寻找新能源的过程中，锂离⼦电池作为新⼀代的清洁环保能源越来越受到重视。
对于锂离⼦电池来说，正负极材料是决定其电化学性能、安全性能以及价格成本的关键因素。
杭州万景纳⽶⼆氧化钛（VK-T30D，85351209，158****0050）是⼀种很优异的锂电池原材料，因为其具有嵌锂容量⼤，毒性⼩且能耗低，稳定性好、⽐容量⼤、循环稳定性好，没副反应，⾼环保等特性。
因⽽被⼴泛应⽤于磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等正负极材料中。
作为橄榄⽯结构的磷酸铁锂，具有⽐容量⾼(170 (mA·h)/g)、循环性能好、价格低廉、环境友好等优点，成为最有发展前景的锂离⼦电池正极材料之⼀。
然⽽⼀种材料是否具有应⽤发展潜⼒，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷或有没有改善的⽅法：1. 导电性差：掺杂纳⽶⼆氧化钛（VK-T30D）后，膜阻抗和电荷传递阻抗都⽐未掺杂的LiFePO4要⼩很多，可以减少LiFePO4在充放电循环过程中的电化学阻抗, 有利于提⾼材料的电化学性能。
2. 振实密度低，低温性能差：将其表⾯包覆纳⽶⼆氧化钛（VK-T30D），使LiFePO4的低温性能有所提升。
3. 在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在⾼温还原性⽓氛下存在被还原成单质铁的可能性：在LiFePO4⾥掺杂纳⽶⼆氧化钛（VK-T30D）之后，在充放电过程中LiFePO4与纳⽶⼆氧化钛接触的界⾯结构将会发⽣重排，从⽽减少氧缺陷的形成，相应的提⾼材料的结构稳定性。
4. 锂离⼦扩散速度慢：纯LiFePO4正极材料的室温电导率低、Li+扩散系数⼩, 难以实⽤化。
掺杂或包覆纳⽶⼆氧化钛（VK-T30D），减⼩颗粒，改变形貌，可较⼤程度地缩短Li+的扩散路径，提⾼Li+的扩散速度。
二氧化钛的电催化性能研究进展
氮掺杂二氧化钛的电催化性能研究进展摘要二氧化钛作为近年来热门的光催化材料，得到大家广泛的关注与研究，而氮掺杂二氧化钛具有令人瞩目的优势也逐渐成为人们研究的热点。
本文综述了氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，并对其多种光催化剂机理进行简述，最后阐述了氮掺杂二氧化钛催化材料在环境污染等方面的应用及其研究进展，并对氮掺杂二氧化钛材料的发展前景提出展望。
关键字氮掺杂二氧化钛电催化催化活性一、前言在推进可持续化建设的当今社会，环境污染、食品医疗安全卫生问题等越来越受到公众的重视和关心。
环境污染问题一直是非常棘手的世界性难题，受到大家的关注，现在好多地方及领域仍然采取填埋、焚烧等方式进行垃圾处理，这样不仅无法解决有害有毒物质的污染问题甚至会对环境造成二次污染，如垃圾中的有毒物质渗透到土壤中导致土地、地下水源等被污染，而焚烧的垃圾也会释放大量有毒气体污染空气，因此寻找一种垃圾处理的有效方式亟待解决。
由日本东京大学教授Fujishima和Hon da⑴于1972年发现的二氧化钛的光催化特点，使得二氧化钛在改善环境污染以及垃圾处理等方面的用处初显于世并带来极其广泛的应用前景。
二氧化钛（TiO2）具有成本低廉、化学稳定性好、比表面积大、光催化效率高和不产生二次污染等优异特点，因此是一种应用广泛且极具潜力的光催化材料[1-3]，并且广泛应用于空气净化、抗菌杀菌、太阳能敏化电池以及光催化处理环境污染物等众多领域[4]。
但是，TiO2 目前在实际应用中仍存在很多困难，阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长问题。
由于TiO2 半导体禁带宽度较宽为 3.2 eV，其对应的波长为387 nm，属于紫外光区，而紫外光只占到达地球表面太阳光的6%-7%，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分（能量约占45％）未得到有效利用⑹。
在1986年Sato等⑺就发现氮的引入可使TiO2具有可见光活性，但是十几年来一直没有引起人们的重视，直到2001年Asahi[8]在Science上报道了氮替代少量的晶格氧可以使TiO2 的带隙变窄，在不降低紫外光下活性的同时，使Ti02具有可见光活性，才掀起了非金属元素掺杂Ti02的热潮，而其中，N掺杂型TiO2具有令人瞩目的优势，目前已经成为世界性研究热点N掺杂TiO2的主要制备方法现如今N掺杂TiO2的技术已得到极大的发展，因此制备方法也多种多样，比如用来制备N掺杂TiO2粉体的气氛下灼烧法、水解沉淀法、溶胶-凝胶法、机械化学法等，以及用来制备N掺杂TiO2薄膜的磁控溅射法、脉冲激光沉积法、金属有机化学气相沉积法等。
影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径
影响溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的因素及改性途径自从1972年Fujishima和Honda发现在光电池中TiO2单晶光分解水后，TiO2的光催化性能成为人们的研究热点，TiO2由于具有强氧化性、耐酸碱性好、化学性质稳定、无毒性等优点成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。
但由于粉末型TiO2光催化剂存在分离困难、易团聚和不易回收等缺点，所以常常将TiO2光催化剂制成薄膜。
制备TiO2薄膜的方法主要有：化学气相沉积法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法[4、5]和液相沉积法等，其中，以溶胶-凝胶法较常见。
本文对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的影响因素及改性等方面进行介绍，并对近年来采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜在光催化领域中的应用等进行综述和展望，期望对TiO2光催化材料的研究与开发起到一定的帮助。
2 溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的工艺及优缺点溶胶-凝胶法一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水及不同的酸和络合剂等，经搅拌和陈化制成稳定的溶胶；然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的载体表面；最后经干燥煅烧，在载体表面形成一层薄膜。
溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜包括以下步骤：（1）金属盐水解；（2）胶溶；（3）陈化；（4）浸涂；（5）干燥；（6）煅烧。
Sol-Gel 法制备负载型TiO2具有以下优点：1）高度均匀性，对多组分其均匀度可达分子或原子级；2）可降低烧结温度；3）化学计量比较准确，易于掺杂改性；4）工艺简单，易推广。
但是溶胶-凝胶法多采用钛的醇盐为原料，成本较高，而且通过钛酸丁酯的水解和缩聚而形成溶胶的过程中涉及大量的水和有机物，所制备的TiO2薄膜在干燥过程中容易引起龟裂，这都需要进一步研究和改进。
3 影响溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的因素溶胶-凝胶法制膜的关键在于溶胶的配制，为了使衬底上的溶胶膜能迅速水解而得到具有一定厚度的透明薄膜，溶胶的配制应使成膜物质、溶剂、有机交联剂和催化剂之间的比例达到最佳，这样才能制备出高质量的薄膜。
纳米TiO2的 表面有机改性
纳米TiO2的表面有机改性纳米TiO2是一种重要的无机填料，具有很多独特的性能，如比表面积大、表面活性高、着色力强，光吸收性能和分散性能好，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、化妆品、催化剂、污水处理等行业。
将纳米TiO2与有机树脂复合，能够有效提高树脂基体的耐腐蚀性、抗老化性及力学性能［1-3］。
此外，纳米TiO2还具有光催化性能，在阳光照射下能氧化吸附在涂层表面的细菌、有机物等，达到一定的净化环境功效［4］。
由于纳米TiO2的表面极性很强，处于热力学非稳态，极易团聚形成二次粒子［5-6］，在制备纳米复合材料时，纳米粒子不能很好地分散其中或不以纳米尺寸存在，就不能发挥其特殊性能。
因此，在使用中需要对纳米TiO2进行表面有机改性。
表面化学法改性是表面改性中常用的方法之一，利用有机官能团在粒子表面进行化学吸附或化学反应，使表面活性剂包覆在粒子表面，增强粒子在聚合物中的分散性及相容性［7］。
本文以硅烷偶联剂为改性剂，以透过率为考察指标，对改性剂用量、pH值、改性浓度、改性时间进行了研究，得到了纳米TiO2表面改性的优化工艺条件。
1 实验部分1.1 原料与仪器纳米TiO2（南京海泰纳米有限公司），硅烷偶联剂（南京曙光有机硅化工厂），无水乙醇，氨水，醋酸，三乙醇胺（均为分析纯），悬臂式搅拌器（RW20.n），超声细胞粉碎仪（JY98-3D，宁波新芝生物科技股份有限公司），精密pH计（PHS-3C型，上海精密科学仪器有限公司），721分光光度计（16C14型，上海精密科学仪器有限公司），电子天平（JA1203N）。
1.2 表面改性方法影响改性效果的因素有很多，我们主要考虑改性反应所需要的环境（即pH值）、是否加入预分散剂、改性剂用量、改性浓度（分散粒子浓度）、改性时间对改性效果的影响。
称取1g纳米TiO2粉末120℃下烘干，在加入调好pH值并含有适量预分散剂的无水乙醇中预分散一定时间，然后缓慢加入含有一定量硅烷偶联剂的无水乙醇液，搅拌均匀，超声分散一定时间，然后在80℃水浴中搅拌30min，待充分反应后，洗涤、烘干、研磨，收集样品得到改性纳米粉料。
二氧化钛纳米管的制备及应用综述
二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟（山东轻工业学院化学工程学院，山东济南250353）摘要：TiO2纳米管具有较大的直径和较高的比表面积等特点，在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。
本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。
关键词：TiO2纳米管；制备；应用中图分类号: O632.6 文献标识码: APreparation and Application of TiO2 nanotubesDUAN Xiu-quan, GAI Li-gang, ZHOU Guo-wei(School of Chemical Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, China) Abstract: TiO2nanotubes have wide applications in microelectronics, photocatalysis, and photoelectric conversions, due to their relatively larger diameters and higher specific surface areas. In this paper, current research progress relevant to TiO2nanotubes has been reviewed including synthetic methods, formation mechanisms, and potential applications.Keywords: TiO2 nanotubes; preparation; application自1991年日本NEC公司Iijima[1]发现碳纳米管以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景，而受到广泛的关注。
分析硅烷偶联剂对纳米TiO2改性及应用的进展
分析硅烷偶联剂对纳米TiO2改性及应用的进展近年来纳米二氧化钛(TiO2)被广泛应用到各个领域,但是在研究中发现TiO2在应用中会遇到许多实际问题,比如TiO2最大的问题是在其他物质中的分散性差,而且容易团聚,降低其使用性能。
为了将TiO2更好的应用在聚丙烯(PP)等材料中,科研工作者采用多种方法对纳米TiO2进行了改性,提高它在PP等材料中的分散性,进而提高它的使用性能,延长使用寿命。
1 TiO2的优缺点TiO2具有的紫外线屏蔽和吸收作用、抗老化、光催化等性能,使其应用于化工产品可以明显地改善产品的抗紫外和抗老化性能。
TiO2粒径的大小影响着TiO2抗紫外线的机理,反射、散射主要是阻隔紫外线的中长波,这时TiO2的粒径也较大。
而对于长波区反射、散射不是很明显同粒径较大的TiO2比。
与粒径大的TiO2比较,吸收主要是中波处,反射、散射对长波影响较小,因为TiO2的粒径比较小。
2 改性TiO2的方法及应用的研究进展近几年来,向PP等材料里添加纳米无机物质,并制备PP等纳米复合材料已经引起了许多研究者的关注,纳米TiO2在制备与后处理、研究及应用领域等方面都取得了新的进展,但是由于纳米TiO2表面能太高,很难均匀地分散在聚合物基质中,且无法与PP等高分子材料有很好的联接,使用一段时间后会发生纳米TiO2脱离的情况。
为了解决这个问题,需要对纳米TiO2的改性方法进行研究,其中最常用的是涂覆偶联剂、表面活性剂改性和聚合物改性等方法,从而改善PP等材料的抗老化性能。
2.1 硅烷偶联剂改性纳米TiO22.1.1 硅烷偶联剂KH-560改性纳米TiO2陈宇飞等[4]将TiO2表面用KH-560进行有机化处理,纳米TiO2的表面接枝后形成化学键,接枝率为2.97%。
张大兴等采用KH-560处理TiO2和SiO2,它们的亲油化度和分散状态通过亲油化度、SEM 等测试比较,结果表明,改性后的粒子分散性得到了提高。
2.1.2 硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2刘楠楠等将纳米TiO2与KH-570反应,再制备纳米TiO2粒子的核-壳型复合粒子,通过吸水率、拉伸强度和热重分析测试表明,纳米TiO2可以提高聚合物的耐水性、耐候性和拉伸强度。