二氧化钛

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二氧化钛的化学性质

二氧化钛的化学性质

二氧化钛的化学性质化学性质二氧化钛无毒,化学性质很稳定,常温下几乎不与其他物质发生反应,是一种偏酸性的两性氧化物。

与氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和氨都不起反应,也不溶于水、脂肪酸和其他有机酸及弱无机酸,微溶于碱和热硝酸,只有在长时间煮沸条件下才能完全溶于浓硫酸和氢氟酸。

其反应方程式如下:TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2OTiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2OTiO2+ H2SO4 = TiOSO4 + H2O其溶解速度与水合二氧化钛的煅烧温度有关,煅烧温度越高溶解速度越慢。

为了加速溶解,可在硫酸中加入硫酸铵、碱金属硫酸盐或过氧化氢。

这是因为硫酸铵等的加入,使硫酸的沸点增高,加速了二氧化钛的溶解。

与酸式硫酸盐(如硫酸氢钾)或焦硫酸盐(如焦硫酸钾)共熔,可转变微可溶性的硫酸氧钛或硫酸钛:TiO2+ 2KHSO4 = TiOSO4 +K2SO4 + H2OTiO2+ 4K2S2O7 = Ti(SO4)2 +4K2SO4 + 2SO3能熔于碱,与强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)或碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾)熔融,可转化为可溶于酸的钛酸盐:TiO2 + 4NaOH = Na4TiO4 + 2H2O在高温下,如有还原剂(碳、淀粉、石油焦)存在,二氧化钛能被氯气氯化成四氯化钛,其反应方程式如下:TiO2 +2C +2Cl2 = TiCl4 + 2CO这个反应就是氯化法生产钛白粉的理论基础,但是此反应若无还原剂混配,即使在1800℃下,也不会与氯气发生氯化反应。

同样二氧化钛与氯化硫蒸汽共热,或与COCl2、CCl4、SiCl4、POCl3等作用,也能被氯化成四氯化钛。

二氧化钛在高温下可被氢、钠、镁、铝、锌、钙及某些变价元素的化合物还原成低价钛的化合物,但很难还原成金属钛。

如将干燥的氢气通入赤热的二氧化钛,可得到Ti2O3;在2000℃、15.2MPa的氢气中,也只能获得TiO,但是若将金红石型钛白粉喷入等离子室中,则可与氢气反应而被还原成金属钛。

二氧化钛的结构

二氧化钛的结构

二氧化钛的结构
二氧化钛(Titanium Dioxide,简称TiO2)是一种重要的无机化合物,在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。

它的结构具有独特的特点,使其在光催化、光电化学、防腐蚀等领域发挥着重要作用。

二氧化钛的晶体结构主要有两种形式:锐钛型和金红石型。

锐钛型二氧化钛是最稳定的晶体结构,具有四方晶系,空间群为P42/mnm,晶胞参数a=b=3.784 Å,c=9.514 Å。

在锐钛型二氧化钛晶体结构中,每个钛原子都被六个氧原子包围着,形成了一种六配位的结构。

这种结构使得锐钛型二氧化钛具有良好的光催化性能,能够有效地利用光能将有害物质降解为无害物质。

另一种结构形式是金红石型二氧化钛,它具有正交晶系,空间群为Pbcn,晶胞参数a=4.593 Å,b=4.593 Å,c=2.959 Å。

金红石型二氧化钛的晶体结构中,每个钛原子被六个氧原子包围,形成了一种六配位的结构,但与锐钛型不同的是,金红石型二氧化钛的晶体结构中存在着局部的偏离,使得其光催化性能略逊于锐钛型。

除了晶体结构外,二氧化钛还存在着一些纳米结构,如纳米管、纳米颗粒等。

这些纳米结构的存在使得二氧化钛具有更大的比表面积和更好的光催化性能,能够更有效地吸收光能并将其转化为化学能。

总的来说,二氧化钛的结构多样性使得其在不同领域具有广泛的应用前景。

通过对其结构特点的深入研究,可以更好地发挥其在光催
化、光电化学等方面的作用,为环境保护和能源利用提供更多的可能性。

希望未来能够进一步探索二氧化钛的结构与性能之间的关系,为其在更多领域的应用打下坚实的基础。

二氧化钛 百度百科

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。

二氧化钛知识

二氧化钛知识

二氧化钛titanium dioxide白色固体或粉末状的两性氧化物。

又称钛白。

化学式TiO2,分子量79.9,熔点1 830~1850℃,沸点2500~3000℃。

自然界存在的二氧化钛有三种变体:金红石为四方晶体;锐钛矿为四方晶体;板钛矿为正交晶体。

二氧化钛在水中的溶解度很小,但可溶于酸,也可溶于碱,反应的化学方程式如下:二氧化钛和酸的反应:TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O二氧化钛和碱的反应:TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O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。

钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。

以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。

钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。

特别可贵的是钛白无毒。

它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

二氧化钛是世界上最白的东西, l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。

它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。

世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。

二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此,钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。

此外,为了使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。

在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

结晶特征及物理常数物性金红石型锐钛型结晶系四方晶系四方晶系二氧化钛相对密度 3.9~4.2 3.8~4.1折射率 2.76 2.55莫氏硬度 6-7 5.5-6电容率 114 31熔点 1858 高温时转变为金红石型晶格常数 A轴0.458,c轴0.795 A轴0.378,c轴0.949线膨胀系数25℃/℃a轴 7.19X10-6 2.88?10-6c轴 9.94X10-6 6.44?10-6热导率 1.809?10-3吸油度 16~48 18~30着色强度 1650~1900 1200~1300颗粒大小 0.2~0.3 0.3级别性能分级Ⅰ类:二氧化钛干磨和未处理,Ⅰ类二氧化钛具有低表面积和低吸油值。

二氧化钛

二氧化钛

二氧化钛简介管制信息该品不受管制。

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性状白色无定形氢粉末。

溶于氟酸和热浓硫酸,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。

相对密度约4.0。

熔点1855℃。

储存密封保存。

用途制备一定浓度的钛化合物标准、颜料、陶瓷工业、聚乙烯着色剂、研磨剂、电容介质、高纯钛盐制备、耐高温合金、耐高温海绵钛制造。

具体介绍白色固体或粉末状的两性氧化物。

又称钛白。

化学式TiO2,分子量79.9,熔点1830~1850℃,沸点2500~3000℃。

自然界存在的二氧化钛有三种变体:金红石为四方晶体;锐钛矿为四方晶体;板钛矿为正交晶体。

二氧化钛在水中的溶解度很小,只溶于氢氟酸和热浓硫酸。

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。

钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。

以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。

钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。

特别可贵的是钛白无毒。

它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

二氧化钛是世界上最白的东西,l克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。

它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。

二氧化钛的作用

二氧化钛的作用

二氧化钛的作用
二氧化钛是一种常见的化学物质,具有多种重要的应用。

以下是一些与二氧化钛相关的作用:
1. 光催化作用:二氧化钛具有优异的光催化性能,可以利用紫外光激发其电子,产生高活性的电子和空穴。

这些活性物种可以与有机物发生氧化还原反应,从而降解有机污染物和杀死细菌病毒。

2. 消色作用:由于其白色和良好的遮盖性,二氧化钛常被用作颜料添加剂,用于涂料、化妆品和塑料制品中。

它能有效地遮盖底色,使产品具有更高的白度和亮度。

3. 紫外线吸收剂:二氧化钛具有吸收紫外线的能力,因此广泛用于防晒产品中。

它能吸收和散射紫外线,起到保护皮肤的作用。

4. 催化剂:由于其高度的选择性和催化活性,二氧化钛常被用作催化剂。

它在化学反应中能提高反应速率和选择性,广泛应用于有机合成、环境保护和能源领域。

5. 抗菌作用:二氧化钛还具有抗菌性能,可以杀死细菌、病毒和真菌,对环境卫生和医疗卫生具有重要意义。

6. 纳米材料载体:纳米二氧化钛具有较大的比表面积和特殊的光电性能,因此被广泛应用于催化剂、光电材料、电化学能量储存等领域。

7. 硅酸钛酯材料:硅酸钛酯是由二氧化钛和有机硅共聚合而成的材料,具有高折射率、耐候性好、耐化学腐蚀等特点,广泛应用于塑料、涂料、建筑材料等行业。

二氧化钛

二氧化钛

二氧化钛作为白色颜料,已广泛的使用在化妆品及涂料产品。

在常温常压下t它的化学及物理性质都极为稳定,.它不溶于酸、碱、水及一般有机溶剂,甚至也不与化学反应强烈的气体如氯、硫化氢等发生反应。

所以它具有耐久、耐磨耗性、安全性高、经济性与广泛实用用途等优势钛为银灰色金属,其质量介于铁与铝之间,其单位重量强度约为铁的二倍,铝的六倍,其耐蚀性高,在金属类中其导电及导热性比较低,融点为1,688度。

钛在地球金属元素中蕴藏量排名第四位,.绝大部份以二氧化钛的氧化型态存在地球各处。

二氧化钛是一种良好且其具商业价值的光触媒原料。

二氧化钛之结晶可分.金红石 (rutile)、锐钛矿(anatase)、板钛矿(brookite)三种,其中锐钛研型是最常使用的光触媒,.其触媒活性也最强最具亲水性。

二氧化钛二氧化钛titanium dioxide白色固体或粉末状的两性氧化物。

又称钛白。

化学式TiO2,分子量79.9,熔点1830~1850℃,沸点2500~3000℃。

自然界存在的二氧化钛有三种变体:金红石为四方晶体;锐钛矿为四方晶体;板钛矿为正交晶体。

二氧化钛在水中的溶解度很小,但可溶于酸,也可溶于碱,反应的化学方程式如下:二氧化钛和酸的反应:TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O二氧化钛和碱的反应:TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O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。

钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。

以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。

钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。

特别可贵的是钛白无毒。

它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

二氧化钛 制备方法

二氧化钛 制备方法

二氧化钛制备方法
制备二氧化钛的常见方法有以下几种:
1. 硫酸法:将精选的天然钛矿或工业废盐酸化处理,得到二氯化钛,然后与浓硫酸反应生成二氧化钛。

2. 氯化钛法:通过将钛矿与氯化碳反应,得到氯化钛,然后与水蒸气或氧气反应生成二氧化钛。

3. 溶胶-凝胶法:将适量的钛酸四丁酯溶解于有机溶剂中,然后加入适量的水和醋酸,形成胶体溶液,经过水热处理或沉淀后干燥,可以得到二氧化钛的胶体或凝胶。

4. 水热法:将钛酸酯、水和酸或碱混合,经过水热处理,可得到颗粒状的二氧化钛。

5. 热分解法:将钛酸酯或钛化合物在高温下热解,可以得到二氧化钛。

这些方法在实际应用中根据不同的需要选择使用,具体的制备方法可以根据实验条件、设备和原料的可用性进行选择。

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有很高的化学稳定性、热稳定性、耐化学腐蚀性,在常温下 它几乎不与其他物质反应。它不溶于水、稀酸,微溶于碱、 热硝酸。 良好的光催化性和无毒性
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。
➢ 纳米TiO2的应用
TiO2作为光催化剂在各个领域都有广阔的应用前景, 以 下就医疗卫生、污染控制、能源开发和食品保鲜四个方面 来简述其应用前景。
医疗卫生
在医疗卫生方面主要应用TiO2光催化剂在光照下对环 境中微生物的抑制和杀灭作用。用TiO2灭菌, 就是TiO2光 照激活后产生电子( e- )—空穴( h+ )对, 并与其表面吸附的 O2 和OH-作用生成超氧化物阴离子自由基O2-和羟基自由 基OH-, 新生成的这两种自由基非常活泼,当遇到细菌时直 接攻击细菌的细胞, 将其杀死。
➢ 纳米TiO2的制备方法
气相法 气相法是直接利用气体,或者通过各种手段将物质转变为
气体,使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应,最后在 冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
四氯化钛气相氧化法 此法多是以四氯化钛为原料,以氮气为载气,以氧气
为氧源,在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米 二氧化钛。该工艺的优点是自动化程度高,可以制备出优 质的二氧化钛粉体;缺点是二氧化钛粒子遇冷结疤的问题 较难解决,对设备要求高,技术难度大,在生产过程中排 出有害气体Cl2 ,对环境污染严重。
金属离子掺杂 实现纳米TiO2光催化活性提高的有效手段之一是金属离
子的掺杂。 金属离子掺杂是利用物理或化学方法,将金属离子引入
到TiO2晶格结构内部,从而在其晶格中引入新电荷、形成缺 陷或改变晶格类型,影响光生电子和空穴的运动状况、调整 其分布状态或改变TiO2的能带结构,最终导致TiO2 的光催 化活性发生改变。
食品保鲜
所谓保鲜, 就是保持果蔬、鲜花采后经贮藏运输到消 费者手中还保持其应有的鲜度。乙烯又称植物催熟激素, 它是果蔬在成熟过程中的一种自然代谢物, 是影响呼吸作 用的重要因素。乙烯浓度高时, 将增强果蔬的呼吸作用, 加 速成熟和衰老过程, 不利于贮藏保鲜。利用TiO2光催化剂 可以除去果蔬贮运中产生的乙烯, 以延缓果实的成熟, 延长 产品贮藏保险期。
锐钛型TiO2的光催化活性优于金红石型,是目前公认的 最有效的半导体光催化剂。人们对于TiO2表面的化学吸附性 质进行了广泛的研究,发现锐钛矿型TiO2晶格中还有较多的 缺陷和位错,从而产生较多的氧空位来俘获电子,增强了光 催化反应活性。
➢ 纳米TiO2的性质
高稳定性 超细二氧化钛熔点大于1800℃,热分解温度大于2000℃,
纳米TiO2的晶体结构及特性 纳米TiO2的性质 纳米TiO2的光催化原理 纳米TiO2光催化剂的改性 纳米TiO2的制备方法 纳米TiO2的应用
➢ 纳米TiO2的晶体结构及特性
TiO2在自然界中的存在有多种晶型,根据其晶体的 结构可主要分为三种:金红石型(Rutile)、锐钛矿型 (Anatase)和板钛矿型(Brookite),其中以金红石型 分布最广。金红石型和锐钛矿型应用较广,板钛矿型不 稳定,尚无工业应用价值。
当波长小于387.5nm的光子(紫外光)照射TiO2表面时, 处于价带的电子就被激发到导带上去,从而分别在导带和价 带上产生高活性的光生电子(e- )和光生空穴(h+),在电场的 作用下带负电的光生电子(e- )和带正电的光生空穴(h+)分离, 迁移到粒子表面的不同位置。吸附在TiO2表面的溶解氧俘 获电子成·O2- (原子氧),而空穴则将吸附在TiO2表面的羟基 自由基OH-和H2O氧化成·OH (氢氧自由基)。
能源开发
人类对未来能源短缺的担忧和对环保的要求, 极大地 推动了人们对光解水的研究。氢能, 是一种最好的无污染 的绿色能源, 因为氢气燃烧的产物是水, 不会对环境有任何 污染。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源, 每 年照到地球表面的太阳能相当于全世界能源消耗总量的 10000 倍和全世界化石能源总量的1/10, 因此利用太阳能光 解水制氢是利用太阳能的最好方法之一。光照TiO2电极导 致水分解最初由Fujishima发现, 随着由电极电解水演变为 多相催化分解水,以TiO2为基的催化剂迅速发展。
表面光敏化
宽禁带半导体(TiO2)通过物理或化学作用吸附一些光活 性物质,如硫因(thionine)和赤鲜红B(ery throsin B)等颜 料,而使表面增敏。在光照条件下,颜料分子中电子的激发 可以导致生成分子激发单重态和三重态。如果颜料分子激发 态的氧化能级相对于半导体的导带能级更负时,那么电子就 从颜料分子转移到半导体的导带。
水热法
水热反应过程是指在一定的温度和压力下,在水、水 溶液或蒸汽等流体中所进行有关化学反应的总称。该法的 原理是在高压、水热条件下加速离子反应和促进水解反应。 一些在常温下反应速度很慢的热力学反应,在水热条件下 可以实现反应快速转化。水热法制备TiO2粉体, 避免了湿 化学法需经高温热处理可能形成硬团聚的弊端, 所合成的 TiO2 粒子具有结晶度高、 缺陷少、 一次粒径小、 团聚程 度小、 控制工艺条件可得到所要求晶相和形状的优点。
改性后的TiO2光催化剂有以下优点:
1) 可有效地解决光催化剂过多依赖紫外光源的问题,使光催 化剂的响应光谱范围扩大;
2) 活性组分的适量加入可抑制电子一空穴对的复合,延长催 化剂的使用寿命;
3) 可扩大光催化剂的应用范围,有利于早日实现工业化生产
TiO2改性的常用方法有:
(1)金属离子掺杂 (2) 贵金属表面沉积 (3)半导体复合 (4)表面光敏化 (5)增加表面缺陷结构以及减小颗粒大小等方法
纳米二氧化钛光催化剂 的研究
近年来,随着世界人口的不断增加、工业化水平的日益
提高,环境污染已成为社会普遍关注的问题,如何有效控制 污染和治理是关乎国民经济可持续发展的全球性难题。而光 催化技术在全球能源危机和环境污染方面起着不容忽视的作 用。TiO2具有化学性质稳定、催化活性高、催化简单有机物 彻底、不引起二次污染等优点,在污水处理、空气净化等领 域被广泛研究 。
金红石型、锐钛矿型两种晶型结构中,Ti4+离子位于相 邻的六个O2-离子所形成的八面体中心,两者的差别主要在 于八面体结构之间的结合方式不同。
金红石和锐钛矿结构示意图
锐钛矿型的质量密度(3.894g/cm3)略小于金红石型 (4.250g/cm3),带隙(3.2eV)略大于金红石型(3.0eV)。 金红石型TiO2对O2的吸附能力较差,比表面积较小,因而 光生电子和空穴容易复合,催化活性受到一定影响。
液相法
当今制备纳米粒子液相法居多,纳米二氧化钛的制备 方法也是如此,主要有溶胶- 凝胶法、水热法、沉淀法等
溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法(简称S—G 法),又名胶体化学法,是 被广泛采用的一种制备纳米二氧化钛的方法。其原理是以 钛醇盐或钛的无机盐为原料,经水解和缩聚得溶胶,再进 一步缩聚得凝胶,凝胶经干燥、煅烧得到纳米二氧化钛粒 子。与其它方法相比制品的均匀度高,尤其是多组分的制 品,其均匀度可达分子或原子尺度;制品的纯度高,而且 溶剂在处理过程中容易除去;反应易控制,副反应少;煅 烧温度低,工艺操作简单。
➢ TiO2光催化剂的改性
TiO2 光催化材料虽然稳定性好,但量子效率低,且主 要使用的是387.5nm以下的紫外光,这部分光辐射到地面 仅占太阳光辐射总量的4% 左右.在实际应用中,要大规模 地处理净化水,就要扩大采光面积以增加光强度,或采用 人工紫外光源,但这在设计、制造方面面临很多问题,同 时还存在运行成本很高的问题,制约了其大规模的工业应 用.如果能将光催化剂的光谱利用范围扩展到可见光,则 可使设备投资和运行成本大大降低,扩展半导体光催化的 响应光谱范围,使其在可见光区有较高的光催化活性已成 为目前TiO2光催化最具挑战性的课题.
污染控制
利用纳米TiO2光催化降解环境污染物工艺简单、成 本低廉。有机污染物毒性大留的时间长,易引起生物体累 积性中毒, 导致人类和动物机体癌变。TiO2基纳米材料受 光辐射产生的空穴具有很强的氧化能力, 氧化水中的金属 离子和非金属离子而消除污染。
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