_纳米TiO_2应用于涂料的研究进展

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纳米级tio2光催化净化大气环保涂料的研制

的气态污染物氨和甲醛的降解率无害分子
２％？３％左右。涂层的外观没有改变。预材料：据报道，纳米ＴｉＯ。改性内墙生态涂
计该油漆对空气中污染物降解具有很好的
料的使用不仅提高了涂料的原有性能，而
耐久性。
且还具有空气净化、杀菌、抑菌等功能。
三、纳米ＴｉＯ：在环保涂料中的应用
装饰造成的有害气体污染有所改善角色。四、结束语
２光催化涂料净化性能持久性实验
氨和苯类化合物９０％以上，这对许多类
将涂覆有光催化涂层的玻璃板置于
型的涂料有害。细菌具有杀菌彻底性和持
室外．每１０天用水洗一次，并且每月一次测试ＮＯｘ的降解效果，总共８个月。结果表明，涂布８个月后空气中ＮＯｘ的氧化降解率下降幅度较小。下降幅度仅为
久效果：采用高速分散技术制备纳米ＴｉＯ。改性多功能建筑涂料，并对其性能进行测试，结果表明涂料具有高降解性。低浓度
关键词：纳米级ＴｉＯ！；光催化；涂料
随着现代工业的迅猛发展，环境污染问题日趋严重，纳米材料因其优异的性能和广泛的用途越来越受到人们的关注。
一、实验部分１光催化大气净化涂料制备作为实用的大气净化材料。粉末状光催化剂的形状必须容易与大气中的污染物接触并受到紫外线辐射，并且也是固定的．因此通常将其制成扁平形状。为此目的。粘合剂应具有以下特性：既不损坏也不光催化活性：光催化作用不会引起其老化：大比表面积：无二次污染：对环境无害、无毒：防水性能好：保持各种实用材料如建筑材料的固有性能：保持建筑材料等各种实用材料的固有性能。选择完全满足上述条件的材料更加困难。在这项工作中，有机硅树脂被选为ＴｉＯ，的粘合剂。优点是：对臭氧，紫外线和大气具有良好的稳定性。化学稳定性好。耐酸碱，不易氧化，具有优异的耐热性和耐水性：可以形成具有发达多孔的唯一涂膜的气孔．透气性好，附着力强。不易脱落。２光催化实验实验中使用的ＴｆＯ，是日本日本气雾剂公司的产品。粒径为３０ｎｍ，８０％为锐钛矿。２０％为金红石，比表面积为５０±１５ｍ２／ｇ（ＢＥＴ）。其未经处理就使用。该反应器是由Ｐｙｒｅｘ玻璃制成的流通式管式反应器。圆柱形反应器具有５００ｍｍ的长度和５６ｍｍ的内径。将光催化气氛清洁涂料均匀涂布在面积为５０ｃｍ×４ｃｍ的玻璃板上。重复涂布过程数次直到涂层不透明，然后在１８０＇：ＩＣ的烘箱中固化１５分钟。称量涂层负载前后玻璃板的质量以获得０．０１５９／ｃｍ２的涂层负载。并且通过ＳＥＭ发现涂层厚度为约２０ｕｍ。含ＮＯｘ的空气穿过光反应器并发生光催化氧化反应。由于催化剂吸附的作用，每次实验前。在黑暗状态下．通过一定的时间（通常３０分钟）直到废气流中的ＮＯｘ含量不再变化。在实验中．气体流量为Ｏ．５Ｌ／ｍｉｎ，相应的停留时间为２．４６分钟。ＮＯｘ浓度从０．１到１．１毫克／立方米不等。用萘基乙二胺盐酸盐的比色法进

TiO_2基抗菌自清洁涂料的制备及性能研究

第４４卷第４期化工新型材料Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４２０１６年４月ＮＥＷ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＴｉＯ２基抗菌自清洁涂料的制备及性能研究赵　玥（唐山学院环境与化学工程系，唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室，唐山０６３０００）摘　要　利用ＲＡＦＴ聚合方法合成具有强正电性的两亲性嵌段共聚物（Ｐ（ＭＭＡ－ＭＥＴＥＡ）），参与制备抗菌性ＴｉＯ２基自清洁涂料。

结果表明，制备聚合物／ＴｉＯ２复合涂层性能符合国家标准，并具有良好防尘防污的自清洁效果；耐菌实验表明，该涂层具有较强的灭菌抑菌性能。

关键词　ＲＡＦＴ聚合，二氧化钛，自清洁，涂料Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ＴｉＯ２ｓｕｂｓｔｒａｔｅｄ　ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｐｏｗｄｅｒ　ｃｏａｔｉｎｇＺｈａｏ　Ｙｕｅ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＭｉｃｒｏ－ｎａｎｏ－ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｃｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｐｏｗｄｅｒ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＴｉＯ２．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｏｌｙｍｅｒ／ＴｉＯ２ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｈａｄ　ｔｈｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｏｎ，ｉｔ　ａｌｓｏ　ｃｏｕｌｄ　ｉｍｐａｉｒ　ｔｈｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｕｌｄ　ｃｅｌｌ　ｌｉｎｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌｓ　ｅｘｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＴｉＯ２／ｍｅｄｉｕｍ　ｏｎｌｙ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ　ｔｈａｔｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｌｏｃｋ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔｕｎｅｄ　ｆｏｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＲＡＦＴ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＴｉＯ２，ｓｅｌｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｃｏａｔｉｎｇ基金项目：唐山市科技计划项目（１３１３０２１１４ｂ）；唐山学院精细化工重点实验室项目（１４００８０１０５）；唐山学院博士创新基金项目（ｔｓｘｙｂｃ２０１４０３）作者简介：赵玥（１９７８－），女，工学博士，讲师，主要从事功能高分子及涂料研究。

负载纳米TiO2光催化材料涂料的试验研究

考虑到涂料喷涂在沥青表面上的特殊环境，改性涂料应具备抗滑、耐水、冻融循环及良好的附着力等性能。经过一系列测试，结果表明：３％含量的纳米ＴＯ具有良好的分散性，用其制备的改性涂料能和沥青很好的结合，结合后其抗滑性、耐ｉ，水性、冻融循环和附着力等均优于其他含量的涂料，适用于作为沥青路面表面喷涂的负载涂料。
关键词：纳米ＴＯ；改性涂料；性能测试；降解ｉ中图分类号：Ｓ７３３１．１７．；Ｕ４６２７文献标识码：Ａ文章编号：１００５（０２３— ０２— ３０１— ０Ｘ２１）００ｒｈｏｈａｅｎｔｎａｐｒｍｎａｓａｃｎｔｅＬｏｄｄＮａｏＴｉａｉｍ
摘
要：为改善空气质量，降解大气中的Ｎ，采用纳米ＴＯ０ｉ：光催化材料对涂料进行改性，然后喷洒在沥青道路表
面制备分散性及稳定性良好的纳米ＴＯｉ浆料，采用高速剪切与超声波震荡相接合的方法，通过正交试验得到最佳配比。
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｉｒｖｈｉｕｌｙａｄｄｇａｅＮＯｘｉｈｉ，ｎｎｉｎｕｄｏｉｅｐｏｏｃｔｌｓｓｍａｅｉｌｗｅｅｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｍｐｏｅｔｅａｒｑａｉｎｅｒｄｔｎｔｅａｒａｏｔａｉｍｉｘｄｈｔａａｙｉｔｔｒａｓｒｕｅｏｍｏｉｅｃａｉｇ，ａｄｔｅｅｅｓｒｙｄｏｅａｐａｔａｅｎｕｆｃ．ＴｒｐｒａｏｔｒＯ２ｌｒｙｗｔｅｔｒｄｓｓｄｔｄｆｔｏｔｓｎｎｗｒｐａｅｎｔｓｈｌｐｖｍｅｔｒｅｙｈｎｈｈｓａｏｐｅａｅｎｎｍｅｅＴｉｕｒｉｂｔｉ— ｓｈｅｐｒｉｎａｄｓａｉｔ，ｈｇ — ｐｅｈａｎｌａｏｉｈｃｈｓｏｅｈｒｗｉｒｏｏａｘｅｉｎｅｅｕｅｅｈｅｔａｉ．ｅｓｏｎｔｂｌｙｉｉｈｓｅｄｓｅｒａｄｕｔｓｎｃｓｏｋｐａｅｔｇｔｅｔｏｈｇｎｌｅｐｒｒｈｔｍｅｔｒｓｄｔｇｔｔｅｂｓｒｔｗｏｏ

纳米TiO2在涂料中的抗菌性能研究

的抗菌纳米ＴＯｉ２在乳液中能够均匀分散，充分发挥纳米ＴＯ２的杀菌作用。杀菌测试结果表明，抗菌涂料对可ｉ该金黄色葡萄球菌、肠杆菌、草芽孢的杀菌率均达到９％以上，且它不受光源条件限制，菌作用彻底、久。大枯９并抗持关键词：纳米二氧化钛；涂料；菌性能抗
等以蜂窝状陶瓷柱作为载体，载ＴＯ负ｉ２光催化降解
空气中的丙酮获得了满意效果日本研制成表面２；
负载有纳米ＴＯ２催化剂的灯罩，分解灯表面的ｉ光可
组分抗菌纳米ＴｉＯ２分散剂ｐ调节剂Ｈ消泡剂・
２００２
纳米ＴＯ２涂料中的抗菌性能研究ｉ在
徐瑞芬许秀艳付国柱
（京化工大学材料科学与工程学院，京１０２）北北００９
摘
要：将实验室自制的抗菌纳米ＴＯ２加于苯一乳液中，成抗菌涂料。透射电镜测试结果表明，面处理后ｉ添丙制表
金红石型钛白粉立德粉
滑石粉高岭土Ｂ－１乳液Ｃ０
６
１６７．
６．６
２．４９１．３２
１．１
４的羟乙基纤维素浆％增稠剂水
补足１０用量０
１４涂料配置．将去离子水、乙基纤维素浆、散剂、溶剂、羟分助消泡剂等混合，搅拌下加入抗菌纳米ＴＯ金红在ｉ石型钛白粉、德粉、石粉、烧高岭土，合均立滑煅混匀，磨至一定细度，料；入苯一乳液、膜助砂出加丙成剂、Ｈ调节剂等，拌混合，增稠剂调整至适当粘ｐ搅用

纳米TiO2在汽车面漆中的应用与研究进展

ＡｂｔａｔｈｅｅｏｍｅｔｏｅｅｒｈａｄａｐｉａｉｎｏａｏＴＯ２ｉｕｏｔｅｔｐｏｔｗｅｅｓｍｍａｅ．Ａｎｈｓｒｃ：Ｔｅｄｖｌｐｎｓｆｒｓａｃｎｐｌｔｆｎｎｉｎａｔｍｏｉｏｃａｒｕｃｏｖｉｆｄｄｔｅ
中图分类号：Ｔ６Ｑ３
文献标识码：Ａ
文章编号：１１ — ９８ｆ００６０１ — ８８２１１２１）０ — ０２０
０引言
纳米材料在涂层材料中的应用可分为两种：
一
一
种涂料即纳米改性涂料。
汽车漆是］业涂料中用量最大的品种，在汽一车工业发达的国家，一般占涂料总产量的１％一５
艺相对简单，工业可行性好。后一种涂料一般直
的汽车生产正处在飞速发展阶段，竞争激烈，提
高产品的装饰性、漆膜耐刮伤和耐老化等性能，
对于提高产品的竞争力尤为重要。目前用于汽车
涂料的纳米粒子主要是一些金属氧化物￣ｓｏ、ｎｉ：
杭州３０１）１０１（州万景新材料有限公司研发部，浙江杭
摘要：综述了目前纳米＇ｏ在汽车面漆中的应用及研究进展，阐述了纳米改性汽车漆在力学ｒｉ
性能、色度、抗老化等方面的性能和研究状况，分析了纳米ＴＯ对汽车漆涂料性能的改性原理，ｉ指出了汽车漆在研发中存在的问题，关键是解决纳米ＴＯ在涂料中的分散和稳定。ｉ

纳米TiO_2在涂料中的应用及发展

２
１．１光催化反应机理光催化降解是一门新兴的科学技术，目前在光
催化降解领域里应用的多为Ｎ型半导体材料，如ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＣｄＳ等。其中ＴｉＯ２以其活性高、热稳定性好、持续性长、价格便宜、对人体无害等特点，已成为最受重视的一种光催化材
料［３］。纳米ＴｉＯ２是一种新型的Ｎ型半导体材料，其能带结构由低能价带和高能导带构成，价带和导带之间存在禁带，禁带宽度称为带隙能。金红石型ＴｉＯ２的禁带宽度为３．０ｅＶ，锐钛型ＴｉＯ２的禁带宽度为３．２ｅＶ［４］。锐钛型ＴｉＯ２的带隙能相当于３８７．５ｎｍ的光子的能量，当其受到波长小于３８７．５ｎｍ的光照射时，价带的电子就会被激发到导带上，从而分别在价带和导带上产生高活性的空穴（ｈ＋）和电子（ｅ－）。空穴（ｈ＋）和电子（ｅ－）与吸附在ＴｉＯ２表面的Ｏ２、Ｈ２Ｏ等发生一系列反应：
化学建材２００６年第２２卷第１期
将这种具有紫外射线吸收能力的纳米ＴｉＯ２微粒复合到油漆、涂料中，可制出多种多样的新型纳米技术改性产品［１８］。
由于涂料基料用的高分子树脂在受到太阳中紫外线的长期照射时会导致分子链的降解，影响涂膜的物理性能和耐候性。因此在涂料工业中，常借助于紫外光吸收剂来屏蔽太阳光中的紫外线，以达到提高漆膜耐老化性能的目的。传统的紫外光吸收剂主要为有机物，但是有机紫外光吸收剂的寿命短且有毒，而纳米ＴｉＯ２粒子是一种稳定而无毒的紫外光吸收剂。如将纳米ＴｉＯ２加入到环氧树脂涂料中作为紫外线吸收剂，可防止物质分子链因紫外光长期照射而导致链的裂解，从而弥补其耐候性差的缺点，可显著提高其耐老化性能。Ｐ．Ｓｔａｍａｔａｋｉｓ［１９］通过计算机模拟，分析得出屏蔽３５０ｎｍ紫外线的最适宜的纳米ＴｉＯ２的粒径为０．０８ｍ，而对３００ｎｍ紫外线的最适宜粒径为０．０３￣０．０６ｍ。利用纳米ＴｉＯ２的紫外屏蔽功能，使其在木器涂料、建筑涂料以及其它高档涂料方面正得到越来越广泛的应用［２０］。例如在清漆中含有０．５％￣４％的纳米ＴｉＯ２就能防止木材受光照而发黑；在建筑外墙涂料中添加适量的纳米ＴｉＯ２，可将乳胶漆的耐候性提高到一个新的等级。阳露波［２１］将经过无机－有机包膜改性的金红石型纳米ＴｉＯ２添加到涂料中，结果表明，当金红石型纳米ＴｉＯ２添加量在１．０％￣３．０％时，涂料的附着力由５级变为１级，柔韧性由５ｍｍ提高到１ｍｍ，抗冲击性由２０ｋｇ／ｃｍ２提高到６０ｋｇ／ｃｍ２，抗老化时间由５００ｈ提高到２０００ｈ。粉末涂料的耐候性差、易粉化，很大程度上限制了其实际的使用范围。郭刚［２２］等将表面经过硅烷偶联剂处理的金红石型纳米ＴｉＯ２用于改性聚酯／异氰脲酸二缩水甘油酯粉末涂料，结果表明，纳米ＴｉＯ２改性粉末涂料的附着力、抗冲击能力得到提高，同时涂层的抗紫外老化性能得到大幅度提高。３纳米ＴｉＯ的随角异色光学效应

纳米TiO2的化学制备及其特性在涂料中的应用进展

展望。可以预见，随着其制备技术的发展和成本的降低，纳米Ｔｉ０２的应用会越来越广泛、越来越普及。
关键词纳米ＴｉＯｚ涂料光催化紫外屏蔽随角异色
中图分类号：ＴＢ３３２
文献标识码：Ａ
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＮａｎｏ－ＴｉＯ２ａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＣｏａｔｉｎｇｓ
ｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｆｏｒｅｓｅｅｎｔｈａｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｃｙ－
ＴｉＯ２ｗｉｌｌｂｅｂｒｏａｄｅｎｅｄａｎｄｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇｏｆ
・５４・
材料导报Ａ：综述篇
２０１３年８月（上）第２７卷第８期
纳米ＴｉＯ２的化学制备及其特性在涂料中的应用进展
焦更生
（渭南师范学院复合材料工程中心，渭南７１４０００）

纳米TiO2在涂料中的应用研究

基金资助项目（００７７６５）
物胶体粒子的溶液中，单体分子进行原位聚合使
制备纳米涂料［１。王智字等［］Ｔｉ三乙醇１以Ｃ１、
胺为原料于常温下制备的可溶性络合物为先驱
维普资讯
专论・综述
弹Ｃ７２Ｔ６３性，—Ｌ（Ｏ体Ｎ—Ｓ：ＣＨ０Ａ）～２，ＭＩＩＥ７Ｒ０６１ＥＳ０５（６Ａ３
纳米Ｔ２涂料中的应用研究＊ｉ在Ｏ
赵同建
（南热带农业大学基础学院，南儋州５１３）华海７７７
摘
要：述了纳米ＴＯ。涂料的制备方法、菌、老化原理以及用途和最新的研究进展。纳米概ｉ／杀抗
Ｔｉ。改性涂料因其具有优异的杀菌、老化、外屏蔽、明无毒性能引起了人们的普遍关注，而对Ｏ抗紫透因
操作复杂，能耗大，使纳米粉体的应用严重受制致
的微细化，有许多的特殊性能：面效应、积具表体
效应、量子尺寸效应、观量子隧道效应［，宏１从］
于粉体的质量和造价。因此，探索性能好、本低成
设备复杂、能耗大、本高。相比之下，相法具成液
有合成温度低、备简单、操作等优点，目前设易是
实验室和工业上广泛采用的制备方法。在制备纳米Ｔｉ。的液相法中，胶一胶法和醇盐水解法Ｏ溶凝

有机硅／纳米TiO2改性丙烯酸酯乳胶涂料的研究

ｔｈｅｒｅｏｆｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏ—ＴｉＯ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｏｌ —ｇｅｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｍｏｄｉｉｅｆｄ
定性有所提高，乳胶涂料的综合性能也有所改善。关键词：纳米ＴｉＯ，；有机硅；丙烯酸酯乳液；核壳乳液聚合；乳胶涂料
中图分类号：ＴＱ６３５．５文献标识码：Ａ文章编号：０２５３ — ４３１２（２０１７）０３ — ００２５ — ０６
（ＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ，Ｈｕｎａｎ４２１００２，Ｃｈｉｎａ）
（湖南工学院材料与化学工程学院，绿色建筑功能材料实验室，湖南衡阳４２１００２）

纳米TiO_2的制备及其改性和应用研究进展

第21卷第2期化学研究中国科技核心期刊2010年3月CH EM ICA L R ESEA RCH hx y j@纳米TiO2的制备及其改性和应用研究进展王勇,张艳,赵亚伟,朱旭辉,徐宝龙(烟台大学光电信息科学技术学院,山东烟台264005)摘要:简要介绍了T iO2纳米材料的制备、改性方法及其应用;其制备方法包括气相法和液相法,液相法又包括溶胶凝胶法、水热/溶剂热法、液相沉积法和微乳液法;其改性主要包括贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化和半导体复合;其应用领域则主要包括光催化、光伏电池和光解水.关键词:二氧化钛;纳米材料;制备;改性;应用;综述中图分类号:T Q134.1文献标识码:A文章编号:1008-1011(2010)02-0094-06Advances on Preparation,Modification and Applicationof Nanosized TiO2WANG Yong,ZH AN G Yan,ZH AO Ya w ei,ZH U Xu hui,XU Bao long (S chool of S cience and T echnolog y f or Op to E lec tr onic Inf ormation,Yantai Univ ersity,Yantai26405,S hand ong,Ch ina)Abstract:A r ev iew is given about prepar ations,modification and application of nanosized T iO2.It is pointed o ut that the preparation m ethods m ainly include gas phase and liquid phase methods,and liquid phase m ethod can be classified into so l gel m ethod,hydrotherm al/so lvotherm almetho d,liquid phase deposition metho d and m icro emulsion method.The major modificationmetho ds include deposition of precious metal,ion doping,dy e sensitization and sem iconductorco mpo unding.And the m ajor application fields include photocataly sis,photovo ltaic cell and solar w ater splitting.Keywords:titanium diox ide;nanom aterial;preparation;m odificatio n;applicatio n;reviewTiO2俗称钛白粉,无毒、无味、无刺激性,热稳定性好,且原料来源广泛易得.它有三种晶型:板钛矿、锐钛矿和金红石型.T iO2最早用来做涂料.自从1972年Fujishima等[1]发现用T iO2电极光催化分解水现象之后,TiO2纳米材料的研究受到了极大的关注.包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线和纳米管在内的T iO2纳米材料的性质、制备和改性方法及其在光催化、光伏电池、光电化学电池等领域的应用得到了广泛的研究.1 T iO2纳米材料的制备方法TiO2纳米材料的制备方法很多,大体可以分为气相法和液相法.1.1 气相法TiO2纳米材料的气相合成主要是在化学技术[2]和物理技术上发展起来的.由于反应温度高,气相法具有成核速度快、产品结晶度高、纯度高、生成粒子团聚少、粒径易控制等优点.气相法可以合成各种形貌的TiO2薄膜或粉体:纳米棒、纳米管、纳米带等.最常使用的气相法是高温溅射沉积法(SPD).A honen等[3]用钛醇盐做前驱体,采用SPD法合成了T iO2纳米粉体和薄膜.其他的气相制备技术包括:直流电溅射法、高频收稿日期:2009-11-03.作者简介:王勇(1984-),男,硕士生,研究方向是先进光电功能材料.E mail:w angyong00001@.第2期王勇等:纳米T iO2的制备及其改性和应用研究进展95无线电溅射法、分子束取向生长法和等离子体法等.1.2 液相法目前制备T iO2纳米材料应用最广泛的方法是各种前驱体的液相合成法.这种方法的优点是:原料来源广泛、成本较低、设备简单、便于大规模生产.但是产品粒子的均匀性差,在干燥和煅烧过程中易发生团聚.应用最普遍的液相制备方法包括溶胶凝胶法和水热/溶剂热方法、液相沉积法和微乳液法.1.2.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备薄膜和粉体时最常使用的方法.在溶胶凝胶过程中,含钛前驱体经过水解和浓缩形成T iO2无机结构.使用最广泛的前驱体是Ti(OEt)4、T i(i PrO)4、T i(n BuO)4、T i(SO)2和T iCl4.为了得到结晶度较高的T iO2,一般需要将水解产物做煅烧处理.Li等[4]采用溶胶凝胶法制备了粒径小于6nm的TiO2纳米粒子.但是,煅烧过程通常会导致TiO2纳米粒子长大或者团聚.习王锋等[5]以钛酸丁酯为原料,用溶胶凝胶法和水热法相结合的方法制备了金红石型T iO2纳米棒.为了得到粒度分布窄和分散性良好的纳米颗粒,可以在反应中添加不同的表面活性剂,像乙酸和乙酰丙酮[6]等.在表面活性剂的帮助下,可以合成不同大小和形状的TiO2纳米棒,Co zzoli等[7]通过油酸(OA)控制四异丙钛醇(T T IP)水解合成了细长的锐钛矿相T iO2纳米棒.改变表面活性剂的浓度可以改变TiO2纳米晶体的形状.例如,在十二烷酸浓度较低时,得到的纳米晶是子弹型或菱形的;当浓度较高时,得到的纳米晶体是棒状的[8].Lin Y等[9]将溶胶凝胶法和阳极氧化铝模板(AAM)结合,即将多孔的AAM浸入到T iO2溶胶中,然后经烘干和加热处理,通过溶胶凝胶电泳沉积法使胶状悬浮液中的T iO2沉积入AAM,制备了规则的TiO2纳米棒、纳米线和纳米管阵列[9]. 1.2.2 水热/溶剂热方法水热/溶剂热方法合成TiO2通常在水热釜中进行,通过控制前驱物的水或有机溶液的温度和压力进行反应.温度和水热釜中的溶液量决定了产生的压力.水热/溶剂热方法中使用最普遍的前驱体是Ti(SO4)2、H2T iO(C2O4)2、钛的卤化物和钛酸丁酯.Feng X J等[10]在160 下水热处理T iCl3和过饱和NaCl水溶液2 h,制备了T iO2纳米棒.Kasug a T等[11]将T iO2粉体放入到2.5~20mo l/L的NaOH水溶液中,在110 下用水热釜处理20h,制备了T iO2纳米管.溶剂热方法与水热法的区别在于溶剂热方法中使用的溶剂是无水的有机溶剂.溶剂热方法中最常使用的有机溶剂是甲醇、丁醇、甲苯等.与水热法相比,溶剂热方法的优点在于,具有更高沸点的有机溶剂有很多种,溶剂热方法比水热法能够达到更高的温度,能更好地控制TiO2纳米颗粒的大小、形态分布和晶型.用不同的表面活性剂可以调整生成纳米棒的形貌.比如,Kim C S等[12]用油酸做表面活性剂,将四异丙钛醇的无水甲苯溶液在水热釜中250 处理20h,得到了窄分散的TiO2纳米棒.1.2.3 液相沉积法液相沉积法是以无机钛盐作原料,通过直接沉积来制备功能T iO2粉体和薄膜的液相法.Deki等[13]用(NH4)2TiF6和H3BO3的水溶液为起始溶液,制备了T iO2薄膜.Imai等[14]用添加了尿素的TiF4和T i (SO4)2的水溶液制备了不同形貌的T iO2纳米材料.与溶胶凝胶法相比,液相沉积法具有以下优点:对仪器要求比较低,温度要求低(30~50 ),基片选择比较广等.1.2.4 微乳液法微乳液法制备纳米T iO2是近年来才发展起来的一种方法.微乳液是指热力学稳定分散的互不相溶的液体组成的宏观上均一而微观上不均匀的液体混合物.该法的制备原理是在表面活性剂作用下使两种互不相溶的溶剂形成一个均匀的乳液.利用这两种微乳液间的反应可得到无定型的T iO2,经煅烧、晶化得到TiO2纳米晶体.贺进明等[15]以TiCl4为原料、在十六烷基三甲基溴化铵/正己醇/水组成的微乳液体系中,在较低温度下,制备了球形、花状、捆绑丝和星形的金红石型TiO2纳米颗粒.微乳液法得到的粒子纯度高、粒度小而且分布均匀.但稳定微乳液的制备较困难,因此,此法的关键在于制备稳定的微乳液.2 T iO2纳米材料的改性TiO2纳米材料的很多应用都是和其光学性质紧密相连的.但是,T iO2的带隙在一定程度上限制了T iO2纳米材料的效率.金红石型T iO2的带隙是3.0eV,锐钛矿型是3.2eV,只能吸收紫外光,而紫外光在太阳光中只占很小的一部分(<10%)[16].因而,改善TiO2纳米材料性能的一个目的就是将其光响应范围从紫外光96化学研究2010年区拓展到可见光区,从而增加光活性.目前经常采用的改性方法包括贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化和半导体复合等方法.2.1 贵金属沉积半导体表面贵金属(包括Pt、Au、Pd、Rh、Ni、Cu和Ag)沉积可以通过浸渍还原、表面溅射等方法使贵金属形成原子簇沉积附着在T iO2表面.由于贵金属的费米能级比TiO2的更低,光激发电子能够从导带转移到沉积在TiO2表面的贵金属颗粒上,而光生价带空穴仍然在T iO2上.这些行为大大降低了电子和空穴再结合的可能性,从而改善其光活性.Anpo和Takeuchi[17]制备了Pt沉积TiO2用于光催化分解水制氢实验,发现产氢效率得到了明显提高.Sakthiv el等[18]研究了用Pt、A u和Pt沉积T iO2做光催化剂时对酸性绿16的光致氧化作用,发现与未沉积贵金属的TiO2相比,光催化效率得到了不同程度的提高.2.2 离子掺杂TiO2半导体离子掺杂技术是用高温焙烧或辅助沉积等手段,通过反应将金属离子转入T iO2晶格结构之中.离子的掺杂可能在半导体晶格中引入缺陷位置和改变结晶度等,影响了电子和空穴的复合或改变了半导体的激发波长,从而改变TiO2的光活性.但是,只有一些特定的金属离子有利于提高光量子效率,其他金属离子的掺杂反而是有害的.Choi等[19]系统地研究了21种金属离子掺杂对T iO2光催化活性的影响,发现Fe、M o、Ru、Os、Re、V和Rh离子掺杂可以把TiO2的光响应拓宽到可见光范围,其中Fe离子掺杂效果最好,而掺杂Co和Al会降低其光催化活性.Wu等[20]定性分析了过渡金属(Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu)离子掺杂对T iO2的光催化活性的影响.Xu等[21]比较了不同稀有金属(La、Ce、Er、Pr、Gd、N d和Sm)离子掺杂对TiO2光催化活性的影响.阴离子掺杂可以改善T iO2在可见光下的光催化活性、光化学活性和光电化学活性.在T iO2晶体中掺杂阴离子(N、F、C、S等)可以将光响应移动到可见光范围.不像金属阳离子,阴离子不大可能成为电子和空穴的再结合中心,因而能够更有效地加强光催化剂的催化活性.Asahi等[22]测定了取代锐钛矿T iO2中O的C、N、F、P和S的掺杂比例.发现p态N和2p态O的混合能使价带边缘向上移动从而使得T iO2带隙变窄.尽管S掺杂同样能使T iO2带隙变窄,但是由于S离子半径太大很难进入TiO2晶格.研究表明C和P掺杂由于掺杂太深不利于光生电荷载体传递到催化剂表面,所以对光催化活性的影响不是很有效.Ihara等[23]将硫酸钛和氨水的水解产物在400 的干燥空气中煅烧,得到了可见光激发的N掺杂T iO2光催化剂.2.3 染料敏化有机染料被广泛地用作T iO2的光敏化剂来改善其光学性质.有机染料通常是具有低激发态的过渡金属化合物,像吡啶化合物、苯二甲蓝和金属卟啉等.Yang等[24]用联吡啶、Carp等[25]用苯二甲蓝染料作为感光剂敏化T iO2,发现这些染料可以改善光生电子空穴对的电荷分离,从而改善了催化剂的可见光吸收.2.4 半导体复合半导体复合是提高T iO2光效率的有效手段.通过半导体的复合可以提高系统的电荷分离效率,扩展其光谱响应范围.从本质上说,半导体复合可以看成是一种颗粒对另一种颗粒的修饰.Sukharev等[26]将禁带宽度与TiO2相近的半导体ZnO与TiO2复合,因复合半导体的能带重叠使光谱响应得到发展;通过对ZnO/ TiO2、T iO2/CdSe、TiO2/PbS、T iO2/WO3等体系的研究表明,复合半导体比单个半导体具有更高的光活性. Gurunathan K等[27]将CdS(带隙2.4eV)和SnO2(带隙3.5eV)复合在可见光下制氢得到了更高的产氢率.3 T iO2纳米材料的应用随着对TiO2纳米材料研究的深入,T iO2纳米材料的应用范围也越来越广泛.其应用大致可以分为三个方面:光催化、光伏电池和分解水.3.1 光催化应用TiO2被认为是最有效率且对环境友好的光催化剂,其光催化机理是很容易理解的.当吸收光子的能量高于T iO2的带隙时,电子可以从半导体的价带激发到导带,形成电子空穴对.反应物水溶液中的水分子吸附在纳米粒子表面,然后其表面的空穴与溶解在粒子表面的水和氧气反应,产生氢氧自由基,氢氧自由基有极强的氧化能力,能氧化分解水中的大部分有机物和无机物,并使之转变为二氧化碳和水或其它无毒无机物.主要反应式如下:第2期王勇等:纳米T iO 2的制备及其改性和应用研究进展97T iO 2+he -+h +H ++H 2OH O +H +e -+O 2O -2O -2+H 2OH O 2 +OH -OH -+h +H O 有机物+H O 活性中间体CO 2+H 2O +其他产物利用T iO 2的光催化机理,TiO 2纳米材料已经广泛地用于光降解各种污染物[28].利用各种形式的T iO 2(如附着态TiO 2、多孔TiO 2薄膜等)为催化剂的光催化反应体系,在工业污水、染料废水、表面活性剂、农药废水、含油废水、氰化物、制药废水、有机膦化物等废水处理中,都能有效地进行光催化反应使其转化为H 2O 、CO 2、PO 3-4、NO -3、卤素离子等无机小分子,达到完全无机化的目的.T iO 2光催化降解水中有机物可以充分利用太阳能,这对于节约能源、保护环境、维持生态平衡、实现可持续发展具有重大意义.随着经济的发展和人们生活水平的提高,空气污染(特别是挥发性有机物VOC 污染)也越来越严重.TiO 2光催化氧化法在常温常压下就能将有机废气分解为H 2O 、CO 2和其他无机物,此法与传统的废气处理方法相比,具有反应过程快速高效,且无二次污染问题,因而具有很大的潜在应用价值.TiO 2光催化剂也可以用来杀菌,Kikuchi Y 等[29]用制备的T iO 2杀灭大肠杆菌,效果良好.为了杀灭和抑制细菌的生长,人们开发出了TiO 2抗菌涂料和瓷砖.T iO 2具有超亲水性和光催化性,使涂有T iO 2薄膜的玻璃同时具有自清洁和防雾的功能.Sakai H 等[30]把强氧化性的TiO 2溶液注入到老鼠的肿瘤上,然后进行光照,可以杀死肿瘤细胞[30].TiO 2可以杀死癌细胞的机理在于,TiO 2受光激发生成的H O 和O -2能够氧化癌细胞并引起癌细胞的死亡.3.2 TiO 2光伏电池基于T iO 2纳米晶体电极的光伏电池,尤其是染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSC)得到了广泛的研究[31].DSSC 电池的结构如图1所示.系统的中心是多孔的纳米晶体T iO 2薄膜,其表面是负责电子转移的单层染料.薄膜放入氧化还原电解液或有机空穴导体中.染料的激发将电子注入到T iO 2的导带中.电子被传导到外部电路驱动负载并创造电能.随后通过电解液提供电子使染料恢复初始状态,通常电解液含有氧化还原系统,像碘化物/三碘化物组合.碘化物阻止被氧化的染料夺回导带电子,从而使感光剂得以再生.通过还原对电极上的三碘化物可以使碘化物得以再生,通过外部负载的电子迁移,完成整个电路系统.图1 DSSC 太阳能电池示意图F ig.1 Schematic illustration of the structur e of a DSSC so lar cell TiO 2电极的结构和性质对DSSC 的性能起着重要作用.Zukalova M 等[32]用有序多孔TiO 2纳米晶体薄膜为电极制备的光伏电池,与用相同厚度的传统无序锐钛矿相TiO 2纳米晶体薄膜为电极制备的光伏电池相比,太阳能转化效率提高了50%.在光伏电池中用TiO 2纳米管做电极时,由于纳米管电极的电子密度更高,太阳能转化效率更高.在核壳结构的纳米多孔电极上,在T iO 2核的外面涂上Al 2O 3、Mg O 、SiO 2、ZrO 2或Nb 2O 5,能够改善染料敏化太阳能电池的性能.掺杂TiO 2纳米材料在DSSC 应用中也表现出了良好的性能.Lindgren T 等[33]用N TiO 2电极制备了光伏电池,在可见光和适度偏压的作用下,其光致电流与纯T iO 2电极相比增加了大约200倍.3.3 太阳能分解水自从1972年Fujishima 等[1]发现用T iO 2电极可以光催化分解水以来,科学家对光照下T iO 2分解水做了大量研究.用T iO 2纳米材料光催化分解水制H 2和O 2为人类进入清洁和经济能源社会提供了巨大机遇.化学研究2010年98TiO2分解水的原理如下:当T iO2吸收光的能量大于带隙能时,导带和价带中分别产生电子和空穴.光生电子和空穴导致氧化还原反应.水分子被电子还原为H2,被空穴氧化生成O2,从而使水分解.由于快速的电子空穴再结合,在简单的水合悬浮液系统中纯T iO2不容易将水分解为H2和O2.因此,阻止电子和空穴的再结合是很重要的.添加牺牲试剂可以控制电子空穴再结合过程,从而提高光效率.Abe R 等[34]通过在分解水的实验系统中添加乙二胺四乙酸、Na2S等牺牲试剂,提高了产氢率.高度有序的TiO2纳米管阵列在紫外光下可以高效地分解水[35].纳米管壁厚是影响光阳极响应和分解水反应效率的关键参数.M or G K等[35]用制备的孔径22nm,壁厚34nm的T iO2纳米管做电极,在波长320~400nm、强度100mW/cm2的光照射下,产氢率为960 mo l/(h*W)(24m L/(h*W)),转化效率为6.8%.与纯T iO2纳米管阵列相比,Park J H等[36]在紫外光和可见光(>420nm)照射下,掺杂碳元素的TiO2-x C x纳米管阵列显示了更高的分解水效率.Oomm an K等[37]用制备的氮掺杂T iO2纳米管做电极,用Cu和Pt做催化剂,在太阳光照射下将CO2和水蒸气通过纳米管,最后生成了碳氢化合物.每克T iO2纳米管在太阳光下每小时生成160m L碳氢化合物,比以前在紫外光下的产率至少提高了20倍.4 总结与展望针对T iO2纳米材料的性质、合成、改性和应用,人们已经做了广泛的研究.随着TiO2纳米材料的合成和改性方面的突破,其性能得到不断地改善,新应用也不断的被发现.但从目前的研究成果看,可见光催化或分解水效率还普遍很低.因此如何通过对纳米T iO2的改性,有效地利用太阳光中的可见光部分,降低T iO2光生电子空穴对的复合机率,提高其量子效率是今后的研究重点.参考文献:[1]F ujishima A,H onda K.Elect rochemical photo lysis o f w ater at a semiconductor electro de[J].N ature,1972,238:37-38.[2]Jones A C,Chalker P R.So me recent 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涂料用纳米TiO_2改性的研究进展

膜有很大关系。
１ＴＯ２ｉ的无机表面改性
孙秀果等 ” 用硅酸钠为包覆剂，硫酸调节剧
ｐＨ值在纳米ＴＯ２子表面包覆致密的ＳＯ２，ｉ粒ｉ膜
表１面改性的工艺方法分类表
表面
改性
并对样品的键合情况、相态结构、表面的化学成
的无毒紫外光吸收剂，同时具有很好的光催化作
用，被广发的应用于环保、医疗、生物、国防等
１１Ｓ０包覆．ｉ２纳米ＴＯ，粒表面沉积ＳＯ包覆膜的原理ｉ颗ｉ
为：ＴＯ，匀分散在水中，控制加入的硅酸钠和ｉ均酸量，使生成硅溶胶，初期形成的活性硅酸溶胶
摘要：本文综述了涂料用纳米ＴＯｉ的无机表面改性和有机表面改性工艺方法，以及纳米ＴＯｉ在涂料的应用进展，
最后，简单总结了未来纳米ＴＯｉ改性涂料的研究方向和发展前景。
关键词：纳米ＴＯ：ｉ；有机表面改性；无机表面改性；涂料中图分类号：Ｔ６文献标志码：Ｂ文章编号：１０ — ９５（０００ — ０６０Ｕ５０３８６２１）６０５ — ５
被ＴＯ，ｉ的羟基吸附，形成Ｔ— Ｓ键；而后形成Ｏ— ｉ
领域口６。纳米Ｔ－。但ｔＯ比表面能较大，性较强，极易团聚，以分散，影响了实际应用效果，因此，难
本文将以外墙涂料用纳米Ｔ的改性为主要研究Ｏ对象，对改性外墙涂料的研究进展进行总结与分

水性纳米TiO2改性氟碳外墙涂料的研究

摘要：为了改善和提高建筑外墙涂料的综合性能，了无机纳米Ｔ：采用ｉ对水性氟碳涂料进行改性。通过物理分Ｏ
散和化学分散相结合的手段，制得了分散稳定性良好的纳米ＴＯ浆料，ｉ再用其对水性氟碳涂料进行了改性，同时对配
方进行优化实验，确定了最佳配方，并对氟碳涂料改性前后外貌进行了电镜分析和性能测试。结果表明：用配比为３％
第４０卷第３期
２１００年３月
涂料工业
ＰＩＡＮＴ＆ＣＯＩＡＴＮＧＳＩＮＤＵＴＳＲＹ
Ｖｏ．０Ｎｏ３１４．
Ｍａ．０１ｒ２０
水性纳米ＴＯ改性氟碳外墙涂料的研究ｉ２
郭文录，文明，王国晓军，吕秀波（江苏科技大学材料科学与工程学院，苏镇江２２０）江１０３
（ｃｏｌｆＭａｅａｃｎｅａｄＥｇｎｅｉ，ａｇｕＵｉｒｔｏｃｎｅｎｅｎｌｙＺｅａｇＪｎｓ１０３ＣｉａＳｈｏｏｔｉｌｉｃｎｎｉｅｒｇＪｎｓｎｖｓｙｆＳｉｃｄＴｃｏｏ，ｈｎｎ，ｉｇｕ２２０，ｈｎ）ｒＳｅｎｉｅｉｅａｈｇｉｆａ
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纳米级TiO2的制备及其在涂料中的应用

［５崔凯，强华，超华，料工业．９８（）１】］刘起潦１９，４：４
收稿日期
２０ —１ —２０１１０
［：事套扭．７傅太海．郭铬潦料工业．０，２：２０（）１０８
［王责森．８张松．眷美．化工新型材料．９８（）３１，５：３９
作者地址电子邮箱
潦料工业２３年第４期０２
河北省石家庄市ｗａｘｏ一２０＠２３ｎｔａｇｉｌ６１６．ｅａｉ
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专论与综述・
１Ｔ反应５ｈ制得了平均粒度为６ｍ的锐钛型２．０，，
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专论与综述・
纳米级
尹荔松，沈辉张进修，
（中南走学铁道校区，１长沙４（７；１５２中科院广州能源所，１７；中山走学物理系，Ｄ５Ｃ０３０广州５０７）１２５
摘要：综述了纳米级ＴＯ的制备方法，Ｉ２阐述了其在涂料中的应用，指出其今后的研究发展方向。并
① 中院百凡计等、科】长涉铁道学院基尘及湖南省科委资助项目一
自
ｌｊ张玉慧９蛊黑译甚，９，１）Ｌ．１９（０９０
参考文献
［］王＊弗涂料与潦装拄木北京：１国琦工业出版社．９１４９［］ＪＧＳａ￣』＾Ｐ脚日．９３（）１３２．ｒ￣ｉｍ．Ｐ】．１，４：９．６３７［］谭富弗，３赵睁．刘林责台属，９，（）１１９２２：９０ｏ［］ＰＬ腮Ｔｄｏ．８，７：１４ＩＩｅｍｔ１６ｔ）９ｌ时￣９［］闰洪金属功能材料，９，１：５１ｑ（）７９

采用改性纳米TiO2制备高耐洗刷乳胶涂料

・５０・稀有金属材料与工程３３卷峰宽化，证明纳米Ｔｉ０２粒子和普通Ｔｉ０２粒子相比，其晶体结构略有不同。

３．２红外光谱对比对照改性前后Ｔｉ０２粒子的红外光谱可知，在４６６ｃｍ．１和４７４ｃｍ‘１处的吸收峰为锐钛矿型Ｔｉ０２，与标准图谱一致【１】。

改性前后，Ｔｉ０２的特征峰由４６６ｃｍＪ移到４７４ｃｍ４处，出现了蓝移，说明偶联剂对Ｔｉ０２的结构产生了影响。

３．３透射电镜观察图２为原始涂料样品和纳米Ｔｉ０２粒子改性涂料（掺杂比２．０％）的透射电镜照片。

原始样品中颗粒大小不等，很不均匀，且颗粒较大，颗粒与颗粒之间有很大间隙，联系较少。

纳米ＴｉＯ：改性涂料中，大颗粒之间分布了许多小粒子，起到连接大颗粒与大颗粒的“桥梁”的作用。

可以看出，表面改性后的纳米Ｔｉ０２粒子团聚较少，分散效果比较好。

图２涂料原始样品（ａ）和纳米Ｔｉ０２改性涂料（２．Ｏｗ／％）（ｂ）透射电镜照片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｄｏｐｅ（ａ）ａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｄｏｐｅ（ｂ），２．０ｗ／％Ｔｊ０２４性能测试４．１内墙涂料性能经测定，原始内墙涂料样品的耐洗刷性能２８３次，铅笔硬度等级为５Ｂ。

改性涂料样品的耐洗刷性能测定结果如图３所示。

其中，横坐标为纳米ＴｉＯ：粒子在涂料原始样品中掺杂质量比，纵坐标为改性涂料的耐洗刷次数之平均值。

由图３可以看出，相对于涂料原始样品结果（２８３次），经过纳米Ｔｉ０２粒子掺杂改性后，涂料的耐洗刷性有很大的提高：改性涂料的耐洗刷次数达到涂料原始样品的２．６倍～７．１倍，在掺杂比例为０．３％和２．０％附近时出现２个峰值。

改性后的纳米Ｔｉ０２粒子做为涂料大颗粒之间的“桥梁”，在涂料体系内处于１个动态的平衡中：随着掺杂比例的不断提高，Ｔｉ０２粒子和涂料中原有的成分（包括高分子乳液、无机颜填料等物质）的相互作用状态处于不断变化之中。

％三誊｜｝｜｜ＤｏｐｉｎｇＲａｔｉｏｏｆＮ柚ｏＴｉ０２Ｐａｎｉｃｌｅｓ／ｗ／％图３改性内墙涂料耐洗刷性能测试结果Ｆｉｇ．３Ｓｃｏｕｒｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｄｏｐｅ最初“桥梁”作用随掺杂比的提高不断增强，更好的连接涂料各组分，从而使涂料样品的耐洗刷性不断提高；在掺杂比为Ｏ．３％时达到一个相互作用的介稳平衡态，此时图线中出现第１个峰值；随着掺杂比例的进一步增大，此介稳“桥梁”体系遭到破坏，于是耐洗刷性能下降；但是掺杂比继续增大到掺杂比例２．０％时，“桥梁”作用达到最稳定的平衡状态，涂料的耐洗刷性能达到最高点。

重防腐涂料用金红石型纳米TiO2耐候性研究

科学技术创新2020.22重防腐涂料用金红石型纳米TiO 2耐候性研究张修臻鲁伟王智张本发（安徽金星钛白（集团）有限公司，安徽马鞍山243051）在现代工业快速发展的过程中，也使得各类化工产品类别得到了极大的丰富，而众多的强碱、强酸等强腐蚀性物质，也给各类储存及运输载体提出了更高的防腐要求。

在此背景下，众多的专家、学者便提出了“重防腐涂料”的概念，而重防腐涂料与普通的涂料相比而言，其可适应性更强且使用寿命大大延长。

绝大部分材料在正常使用的过程中，将会长时间遭受太阳光的照射，而太阳发出的光线中，不仅存在着大量的可见光以及红外线，同时其还蕴含着大量的紫外线，而紫外线的波长与其蕴含能量存在着反向的关系，并且大量的紫外线也会给人体及有机物造成巨大的破坏，例如：紫外线将会对C-Cl 及C-C 等键产生破坏。

由于阳光中存在着大量的紫外线，这样使得重防腐涂料出现了变质及老化的情况，从而使其防腐性能严重下滑，因此，金红石型纳米TiO 2用于重防腐涂料耐候性的研究，并以此对涂料的抗老化性能进行大幅度提升。

1金红石型纳米TiO 2用于重防腐涂料耐候性的研究目的重防腐涂料已经广泛应用于高腐蚀性材料的运输中，而为了进一步提升重防腐材料的性能并降低运输成本，便需要研究新的重防腐涂料，如金红石型纳米TiO 2等便是良好的重防腐涂料。

目前，油漆和涂料行业正在使用大量的钛白粉，而在油漆和涂料中加入适量的钛白粉后，可以使得涂料的耐老性能、防腐蚀性能以及漆膜的机械强度得到大幅度提升；但是，国内目前仅在成膜物、分散液、助剂以及成膜物等环节进行了较为深入的研究，并未对金红石型纳米TiO 2进行较为深入的研究，而通过对金红石型纳米TiO 2用于重防腐涂料耐候性开展研究，可以深入研究金红石型纳米TiO 2提高防腐涂料耐后抗老化性能的内因，从而让金红石型纳米TiO 2得到更加广泛而深入应用。

此外，通过对金红石型纳米TiO 2进行研究，还可以提高重防腐涂料整体性能的同时，并且利于提高钛白粉产品的质量，所以，开展对金红石型纳米TiO 2的深入研究，其具有多方面的积极意义。

纳米级TiO2光催化净化大气的环保涂料研制

纳米级 TiO2光催化净化大气的环保涂料研制摘要：纳米科学技术是一项以许多现代先进技术为基本的科学技术，是一个动态的科学。

在纳米技术的发展过程中，TiO2是一个重要的功能材料，尤其是对制造太阳能电池、分解水、制氧等方面，在进行能源、环保、建材、医疗卫生等领域都有着重要的发展前景。

本文将其与目前纳米TiO2，的发展现状，为新的环境研制提供建议。

关键词：纳米技术；TiO2；光催化；环保涂料引言：随着现代工业的迅速发展，环境问题已经日益成为危害人们生活的重要问题，尤其是氮氧化物及硫氧化物对大气的污染。

而TiO2的出现却为这一污染问题提出了新的解决方法。

TiO2是一种使用安全、无毒无副作用的物质，适用于生活的许多方面。

在确保人们拥有健康生活环境的同时，可以高效彻底地降解有害污染物，是十分安全环保的光催化剂。

1.纳米级TiO2光催化净化大气环保涂料研制的现状分析近年来，许多科学研究表明光催化剂在环境污染物治理方面有着良好的发展前景。

光催化剂能够将有机或无机的污染物在光作用下进行氧化还原反应，生成有利于人民生活的基本物质，例如CO2、H2O等物质，达到净化环境的目标，使其朝着无害化的方向发展。

与物质进行化学反应时，通常会形成固着状，以粘膜的形式进行物质保护。

相较于其他催化剂而言，TiO2具有化学稳定性、无毒廉价等特点[1]。

因此，其被认为是理想的光催化剂。

1.纳米TiO2光催化剂对大气环境的净化分析1.室内环境1.室内建筑环境随着建筑材料中各种添加剂的胡乱使用，室内装饰材料和各种家用化学物质的使用空气进一步导致污染程度越来越严重。

相关调查研究表明室内空气污染物浓度高于室外，甚至高于工业区。

而纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化的发展提供了新的研究方向。

例如纳米TiO2光催化剂用于绿色涂料，使用在室内装修时，可降解氨气与甲醛[2]。

氨气是室内空气的主要污染源之一，通常来自于建筑当中的混凝土添加剂，例如防冻剂、膨胀剂等。

纳米二氧化钛在涂料领域的应用

纳米二氧化钛在涂料领域的应用说起涂料，咱们大家可能脑海里首先蹦出来的就是刷墙、喷漆那些事儿。

其实啊，涂料不仅仅是用来装饰的，咱们生活中的很多物品里都有涂料的身影。

无论是外面的建筑，还是车子、家具、甚至是电子产品，它们的表面都离不开涂料的保护和美化。

而最近，这种涂料界的“大明星”——纳米二氧化钛，突然走红了。

你可能会想，“这是什么东西？听起来高大上得有点离我远远的。

”其实啊，它就像是涂料界的小魔术师，能做很多大家都没想到的事。

咱们得搞清楚，纳米二氧化钛是个啥。

简单来说，它是钛白粉的一个升级版。

钛白粉大家应该都知道，涂料中的重要成分，它能让涂料的颜色更白、更亮。

可是，纳米二氧化钛可不仅仅是为了让涂料白。

它的“纳米”特性让它的效果更加神奇。

你想啊，纳米尺寸小到几乎看不见，表面积却超级大，简直是涂料里的“隐形巨人”。

你是不是已经开始好奇了？为什么它这么小却能有这么大的能耐呢？纳米二氧化钛的“本领”可多了，最让人惊艳的就是它的“自洁功能”。

想象一下，如果你的墙壁、汽车，甚至衣服上能像滑水一样轻松把污渍和灰尘甩掉，那得多爽啊！这不是梦，纳米二氧化钛就能做得出来。

它能通过一种叫“光催化”的神奇反应，把空气中的有害物质、灰尘甚至油污分解掉，就像空气中的“清洁小精灵”，让一切变得干净如新。

尤其是对于涂料来说，这可太实用了，外面风吹日晒雨淋，一般的涂料早就变脏了，而加了纳米二氧化钛的涂料，能自己清洁，保持长期的洁净效果。

纳米二氧化钛还能抵挡紫外线，简直是涂料里的“防晒霜”。

大家都知道，紫外线对建筑物、汽车，甚至咱们的皮肤伤害都很大。

普通涂料的颜料暴露在阳光下容易褪色、老化，但纳米二氧化钛能有效吸收紫外线，减少褪色的速度，让颜色保持得更久。

它还能提高涂料的耐候性，不容易受气候变化影响。

这意味着，涂了这种涂料的墙壁或者车漆，能够经得住风吹日晒，保持长久如新，就像涂了防晒霜一样，既能美化，又能保护，真是太省心了。

哦对了，纳米二氧化钛还有个超级厉害的功能，那就是抗菌能力。

纳米TiO_2光催化功能建筑材料研究进展[1]

Vol 139No 14・10・化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第39卷第4期2011年4月基金项目:河北省自然科学基金(No.E2008000537);河北省科学技术研究与发展指导计划项目(No.07215156)作者简介:王程(1981-),男,博士研究生,助理研究员,研究方向生态环境材料。

联系人:施惠生(1953-),男,教授,博士生导师。

纳米TiO 2光催化功能建筑材料研究进展王　程1,2　施惠生13　李　艳2(11同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;21石家庄经济学院材料科学与工程研究所,石家庄050031)摘　要　以纳米TiO 2为代表的纳米半导体光催化材料是目前各国科学家研究的热点。

将纳米TiO 2与涂料、玻璃、水泥和陶瓷等建材结合使建筑材料具有光催化功能,实现了其对表面污染物的处理及自清洁,具有很大的研究和应用价值。

介绍了纳米TiO 2光催化涂料、自清洁玻璃、光催化水泥混凝土和光催化功能陶瓷等的研究进展,对目前面临的问题提出了相关建议并进行了展望。

关键词　纳米TiO 2,光催化,涂料,玻璃,水泥混凝土,陶瓷Advancement in research on nano titanium dioxide based photocatalyticf unctional building materialsWang Cheng 1,2　Shi Huisheng 1　Li Yan 2(11Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials (Tongji University ),Ministry ofEducation ,Shanghai 200092;21Instit ue of Material Science and Engineering ,Shijiazhuang U niversity of Economics ,Shijiazhung 050031)Abstract Currently ,nano semiconductors especially nano TiO 2have attracted much attention over the world.By using nano titanium dioxide based photocataltic f unctional building materials in variety buildings ,the contaminant on the surface and around of the buildings can be photodegradated to non 2polluting inorganic micromolecules which result in the purification of environment.The advancement in research on nano TiO 2based photocatalytic f unctional coatings ,such as glass ,cement and concrete ,ceramics etc.were introduced.In addition ,some opinions and the f uture development towards the field of nano TiO 2based photocatalytic f unctional building materials were discussed.K ey w ords nano titanium dioxide ,photocatalysis ,coating ,glass ,cement and concrete ,ceramic 自1972年,日本科学家Fujishima 等发现TiO 2可在紫外光作用下将水分解为氢气和氧气以来,经过几十年的发展,以纳米TiO 2为代表的半导体光催化材料及其光催化技术取得了丰硕的研究成果,并且已在废水和废气处理、抗菌、自清洁和光解水等领域得到了一定的应用,是目前研究的热点之一。

纳米TiO_2的新功能及其应用进展

作者简介:徐兆瑜,湖南益阳人,高级工程师,武汉大学化学系本科毕业,现从事化学化工方面的信息调研工作收稿日期:2003207203纳米T i O 2的新功能及其应用进展徐兆瑜(安徽省化工研究院,安徽合肥　230041) 摘　要:纳米二氧化钛具有功能性材料的基本性质,其结构和性能上的独特性、已显示出了它广阔的应用前景,本文对纳米T i O 2及其技术在纺织工业、抗老化、隐身技术、抗静电、光催化效应、空气净化、涂料、废水处理、随角异颜效应的应用等作了比较详细的介绍。

关键词:纳米;二氧化钛;抗静电;光催化;涂料中图分类号:TQ 621.12 文献标识码:A 文章编号:167129905(2003)0620027206 T i O 2是一种白色颜料,号称“颜料之王”[1],也是一种重要的无机化工产品,由于它的化学性能稳定,因此具有最高的遮盖力、着色力,广泛应用于涂料、保护涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等工业领域[2～3]。

而这些工业的发展是近年增长速度较快的,其中使用最多的是涂料工业,这些传统的用途需求日益旺盛。

纳米二氧化钛问世于20世纪80年代,粒径多为10～50nm ,由于粒子较细,其吸收紫外射线的能力比普通的T i O 2强得多,同时,纳米二氧化钛以它独特的光学催化性能及其电磁性能使其在催化剂、扩紫外射线吸收剂、气敏传感器、光电池等众多领域具有广泛的应用前景,还有那独特的超亲水性和斥水性,使其在日常生活及国防工业中也有独特的应用[4]。

纳米二氧化钛作为功能性材料及其技术已渗透到人类生活和生产的许多领域,使得许多传统的卫生、保健、日常生活产品得到改进,应用于防紫外射线、抗菌除毒,使人类生活水平得以提高。

目前纳米T i O 2已在国防、农业、工业、医药、医疗、卫生、石油、化工、纺织、环境、建筑行业等众多领域显示出诱人的应用前景,成为联系宏观到微观物质世界的重要桥梁,特别是在环境保护与治理方面的应用已经呈现欣欣向荣的景象。