国内纳米二氧化钛制备的进展

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纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究

随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。

标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能

引言

半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。

1、TiO2材料简介

TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。纳米材料不仅仅具备粒径小的优点，而且还具备了小尺寸所带来的特殊的性质，这些特性将在未来的绿色革命中大展拳脚，给环境保护带来巨大的进展。纳米TiO2能够光催化降解水中多种污染物，对染料、卤代烃、多环芳烃、酚类、表面活性剂和农药等都具有降解能力。用TiO2作为光催化剂，可以使多达60多种含氯化合物在光照条件下氧化还原而生成COa和H20等物质。纳米尺度的TiO2相比与普通二氧化钛具有更好的光催化性能，但由于粒径细小在反应过程中容易流失，而且大量的悬浮纳米级光催化剂会阻挡光的吸收也给废水处理后的分离造成极大的困难。由于这些应用中的困难，近年来固定相纳米光催化技术成为了热点研究，进行TiO2纳米膜及其负载技术的催化氧化实验成为主流。在TiO2光催化氧化处理有机污染物方面，国内现在

二氧化钛光催化材料研究现状与进展

二氧化钛光催化材料是一类应用广泛且备受关注的催化材料。它具有

优异的光催化性能，可有效利用可见光波段吸收光能，将水和空气中的有

机污染物和有害物质转化为无害物质。二氧化钛光催化材料在环境治理、

清洁能源、光电器件等领域具有广阔的应用前景。本文将介绍二氧化钛光

催化材料的研究现状与进展。

二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料。它具有良好的化学稳定性、光稳定性和物理稳定性，且价格低廉、易于合成。二氧化钛的光催化性能

主要依赖于其晶型、表面形貌、晶粒尺寸、杂质掺杂等因素。迄今为止，

已有许多方法被提出来改善二氧化钛的光催化性能。

在二氧化钛的晶相中，主要有锐钛矿相（anatase）和金红石相（rutile）。锐钛矿相的光催化性能优于金红石相，因此提高二氧化钛中

锐钛矿相的含量，可以增强其光催化性能。目前，常用的方法是通过控制

合成条件、添加特殊添加剂或利用碳掺杂来增加锐钛矿相的含量。

除了晶型控制外，二氧化钛的表面形貌对其光催化性能也有重要影响。研究表明，具有高比表面积和多孔结构的二氧化钛光催化材料具有更高的

光催化活性。为了增加二氧化钛的比表面积，一种常用的方法是通过溶剂

热法或水热法合成纳米二氧化钛颗粒。此外，还可以利用模板法、电化学

沉积等方法来制备具有特定结构和形貌的二氧化钛纳米材料。

此外，晶粒尺寸也是影响二氧化钛光催化性能的重要因素。通常情况下，具有较小晶粒尺寸的二氧化钛材料显示出更高的光催化活性。制备细

颗粒二氧化钛的方法包括溶胶-凝胶法、燃烧法、等离子体法等。

最后，元素掺杂是另一个重要的改善二氧化钛光催化性能的方法。常

tio2纳米复合纤维的国内外研究水平

tio2纳米复合纤维的国内外研究

水平

TIO2纳米复合纤维是一种新型的高性能纤维材料，可以用于多种领域，如防晒、光催化、分离和过滤等。在近年来，国内外学者对TIO2纳米复合纤维的研究越来越多，目前已经取得了一些可喜的成果。

一、国内研究水平

我国的TIO2纳米复合纤维研究起步较晚，但不断有着新的进展。2006年，华南理工大学材料科学与工程学院的许远照教授等人首次采用一步法电纺法在一氧化钛水溶胶中加入聚合乙烯醇（PVA）溶液制得TIO2纳米复合纤维，这也是我国在该领域的第一篇研究论文。随着研究的深入，许多学者纷纷加入到这个领域的研究中。

目前，国内研究的主要方向是改进电纺法技术，从而制得高质量的纳米复合纤维。例如，复旦大学化学系的刘耀生教授等人利用两步法电纺制备了一种基于氧化钛纳米粒子和多孔碳纤维的分级结构，杨凌飞等人也在其基础上进一步改进了两步法电纺不料法，实现了TIO2与聚醚醚酮（PEEK）的复合，提高了复合纤维的稳定性和光催化性能。此外，华东理工大学化学与分子工程学院的袁晓璐等人成功地将TIO2纳米粒子及颜料及聚酯以及纤维素酯、聚

丙烯等纳米材料制成出餐具等用品，这些新型材料也具有比普通材料更好的机械性能和耐高温性能。

二、国外研究水平

国外研究TIO2纳米复合纤维的学者侧重于开发新的原料和创新工艺，目前已经取得了一些比较显著的成果。例如，美国伊利诺伊州立大学Stuart，C. Williams等学者采用氧等离子体剥离法制备了TIO2纳米线，再将TIO2纳米线与PVP复合，制备出TIO2纳米复合纤维，其光催化、抗菌、分离效果明显提高。

纳米二氧化钛的性质及应用进展

一、纳米二氧化钛的性质
纳米二氧化钛是一种白色粉末，具有高透明度、高分散性和低能耗等特点。其晶体结构包括锐钛矿型和金红石型两种，前者具有较好的光催化性能，后者则具有较高的稳定性和耐候性。纳米二氧化钛的制备方法主要包括化学气相沉积、液相法、溶胶-凝胶法等，其中最为常用的是液相法。
纳米二氧化钛具有优异的光学性能，其带隙能约为3.2 eV，对应于紫外光的吸收波长范围。因此，纳米二氧化钛在紫外光下具有高效的光催化性能，可用于降解有机污染物、抗菌消毒等领域。此外，纳米二氧化钛还具有较好的化学稳定性和耐候性，使其在室外环境下仍能保持较高的活性。
六、结论
纳米二氧化钛作为一种重要的无机纳米材料，由于其独特的物理化学性质，在光学、电子、医药等领域具有广泛的应用前景。本次演示对纳米二氧化钛的应用研究进展进行了详细探讨，总结了其研究现状、成果与不足，并指出了未来的研究方向。随着纳米技术的不断发展和新材料领域的不断创新，相信纳米二氧化钛在未来将会在更多领域得到广泛应用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
五、成果与不足
纳米二氧化钛的应用研究已经取得了显著的成果。在光学领域，纳米二氧化钛的光催化性能被广泛应用于环境治理、能源转化等方面；在电子学领域，纳米二氧化钛作为透明导电膜材料在液晶显示、太阳能电池等领域有着广泛的应用前景；在医药领域，纳米二氧化钛的生物相容性和药物载体能力使其在药物输送和肿瘤治疗等方面具有重要的应用价值。

二氧化钛光催化材料研究现状与进展..

• Um ebayash i等以S2-掺入T Oi2晶格氧中并获得可见光活性。 • Khan等用火焰灼烧金属钛法制备了T iO2XCX催化剂,这种掺C催化剂使带隙能变为 2.32 eV,对应的可见光吸收波长为535 nm, 在光解水的实验中,其光转化效率高达 8.35%。
方法4：表面光敏化
• 在TiO2中加入一定量的光活性化学物质,从而扩大激发波长范围,增加光催化反应的效率。在光催化反应的过程中,一方面这些光活性物质在可见光下有较大的激发因子,另一方面光活性物质分子可以提供电子给禁带宽的T iO2。
2.二氧化钛光催化材料
• 优点：半导体金属氧化物TiO2虽然具有化学稳定性高、耐腐蚀、氧化还原电位高、被激发产生的光生电子-空穴对具有很高的氧化还原能力，光催化反应驱动力大，加之安全无毒、成本低的特点 • 缺点：（1）大多数半导体光催化剂带隙较宽，光吸收波长只能在波长小于400nm的紫外光区域，尚达不到照射到地面太阳光总能量的4％，太阳能利用效率偏低；（2）光生载流子(和)很容易重新复合，量子产率偏低（不到4%），而较低的量子产率是制约光催化技术大规模工业化的主要原因。
二氧化钛的理化性质
• 二氧化钛，白色固体或粉末状的两性氧化物，是最好的白色颜料，俗称钛白。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。

二氧化钛的现状及未来五至十年发展前景

二氧化钛的现状及未来五至十年发展前景二氧化钛是一种重要的功能性材料，具有广泛的应用领域。本文将从现状和未来五至十年的发展前景两个方面来探讨二氧化钛的发展趋势。

首先，我们来了解二氧化钛的现状。目前，二氧化钛主要应用于光催化、染料敏化太阳能电池、光学涂层、自清洁表面涂层、防紫外线材料等领域。其中，光催化是二氧化钛应用最为广泛的领域之一。二氧化钛能够通过光催化反应将有毒有害物质转化为无害物质，具有很大的环保潜力。此外，二氧化钛还可以用于制备光催化剂，催化有机合成反应，提高反应效率。另外，二氧化钛在电池、传感器、电解池等领域也有着广阔的应用前景。

然而，二氧化钛的发展还面临一些挑战。首先，二氧化钛的纯化和制备技术还需要进一步提高，以满足不同应用领域的需求。其次，二氧化钛的光催化性能和稳定性还有待改进，以提高其在环境治理和能源领域的应用效果。此外，二氧化钛还存在一定的毒性和生物相容性问题，需要进行更多的研究和改进。

然而，尽管面临一些挑战，二氧化钛在未来五至十年的发展前景仍然十分广阔。首先，随着环境保护需求的增加，二氧化钛作为一种环境友好材料将会得到更多的应用。其次，二氧化钛在能源领域的应用也将得到进一步发展。例如，二氧化钛被广泛应用于太阳能电池中，可以提高电池的光电转换效率。另外，随着纳米技术的发展，二氧化钛纳米材料的研究和应用将会得到进一步提升，为二氧化钛的性能改进提供更多可能。

此外，二氧化钛的应用还将延伸到更多领域。例如，二氧化钛在医疗、食品安全等领域的应用也将得到拓展。二氧化钛具有抗菌、防腐等特性，可以用于制备医疗器械、食品包装等，并起到杀菌、防腐的作用。

纳米二氧化钛光催化剂制备方法研究进展

ｓｓｗｒｉｉｅｎｏｇｓｐａｅｍｅｈｄ，ｑｉｈｓｔｏａｄｓｌｈｓｔｏｃｏｄｎｏｔｅｐｙｉａｓｅｔｆｅｅｅｅｄｖｄｄｉｔａｈｔｏｌｕｄｐａｅｍｅｈｄ，ｎｏｉｐａｅｍｅｈｄａｃｒｉｇｔｈｈｓｃｌａｐｃ — ｓｉｄｏｒａｔｎｓｓｅＡｄａｔｇｓａｄｄｓｄａｔｇｓｏａｈｐｏｅｓｗｒｎｌｚｄａｄｃｍｐｒｄｂｓｄｏｈｏｍｅａｅｏｙｃｉｙｔｍ．ｖｎａｅｎｉａｖｎａｅｆｅｃｒｃｓｅｅａａｙｅｎｏａｅａｅｎｔｅｆｒｒｃｔｇｒ．ｏ
摘
要：米二氧化钛作为一种新型的高性能材料，受到了国内外研究人员的关注，广泛应用于催化剂、纳已并
半导体、传感材料、电子陶瓷等领域。主要介绍了近年来国内外纳米二氧化钛制备工艺的研究状况，根据反应体系
的物理形态将制备工艺分成气相法、相法、液固相法分别进行阐述，此基础上分析比较了不同制备工艺的优缺在点，对其发展前景进行了展望。并

纳米级TiO2粉体制备技术研究进展及展望

Ｌ等㈧以ＴｉｉＣ为前体，采用射频等（ｐｔｅｉｇ［。其原理为：用两块金属２％～８％的纳米Ｔｉｓｕｔｒｎ）７０Ｏ。
．。离子法在Ａｒ —Ｏ，和Ａｒ－Ｈ，Ｏ，一Ｃ两种射板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用１３２钛醇盐气相水解法
路后利用等离子体高温区与周围环境巨大米材料的技术之一，主要包括溅射法、０和空气分别经过５支管通入到火焰的温度梯度，经急速冷却后收集得到纯热蒸发法、激光蒸发法等。度较高的纳米颗粒。该法制得的粉末１反应器中，通过改变载气浓度来控制锐
发性金属化合物的蒸汽通过化学反应生成所需化合物。用ＣＶＤ法制备的Ｔｉ超细粒子具有纯度高、粒度细、化学活性强、表面活性大、单分散Ｏ，性好、凝聚粒子少等特点。除能制备氧化物外，该法还能制备碳化物、氮化物等非氧化物超细粉。
热点，本文对山西阳煤丰喜肥业集团有限责备方法，包括公司法，液相县目前纳米二氧化钛常见的制任公司稷山分气相山西省稷山

纳米二氧化钛研究现状

论文导读：综述了纳米TiO2的特性，包括纳米级TiO2常见的三种结构，化学稳定性及热稳定性等方面性质。重点综述了纳米TiO2常见制备方法，包括气相法、液相法。并讨论了液相法和气相法合成纳米级TiO2粉体的优缺点。关键词：纳米TiO2，气相法，液相法

0．前言

二十世纪纳米技术兴起并迅速发展，由于纳米材料的独特性质使它在科学技术领域占据重要地位。我们把粉体粒径小于100nm的粉体称作纳米粉体。纳米粉体具有宏观块材所没有的奇特性质，如量子尺寸效应，宏观隧道效应等。这些奇特的性质决定了纳米粉体的广阔运用前景。纳米粉体中纳米TiO2粉体目前在能源、化工、冶金、半导体材料、光催化材料、太阳能的储存与利用、光化学转换、精细陶瓷等方面得到广泛应用，所以合成纳米TiO2已经成为人们广泛关注的热点。纳米TiO2的制备方法有气相法、液相法。此两种方法各有其优缺点。气相法制备的TiO2纳米粒径小，单分散性好但能耗大，成本较高。与气相法相比液相法制备纳米TiO2方法简单、易操作、成本低，但制备的TiO2纳米形貌不易控制。本文综述了近年来制备纳米TiO2的常见方法，客观的分析和评价了各种方法的优缺点。

1．纳米TiO2的性能

纳米TiO2有白色和透明状的两种颗粒，常见的TiO2粉体有金红石、锐钛矿、板钛矿等3种晶型。其中金红石和锐钛矿是四方晶系，板钛矿是正交晶系。纳米TiO2化学性能稳定，常温下几乎不与其它化合物反应，不溶于水和稀酸，在一定条件下微溶于碱和热硝酸，纳TiO2热稳定性也比较好。纳米TiO2的一个显著特点是他具有半导体性质，它的禁带宽度较宽，其中锐钛矿为3.2eV，金红石为3.0eV，当吸收一定波长的光子后价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+。

纳米TiO2的制备与应用的进展

纳米TiO2的应用与制备的研究进展

李俊

（中南大学化学化工学院应化0903班）

摘要本文主要介绍了纳米TiO2的制备方法的现阶段进展，从物理法，化学法，新型合成方法三方面介绍了国内外的研究进展，同时综述了纳米TiO2在传感器材料，催化剂载体，光催化剂、太阳能电池原料和紫外线添加剂等方面的应用。

关键词纳米粉体 TiO2化学法应用综述

1.前言

纳米技术是当今世界的研究前沿。纳米级的TiO2因其化学性高、分散性好、吸收紫外线能力强等，广泛用于化工、涂料、塑料、橡胶、纤维、造纸、油墨、搪瓷、电子等行业。对其研究比较深的主要有传感器材料、催化剂载体、光催化剂、处理水和空气中的污染物、杀菌、太阳能电池原料以及通过贵金属沉积、离子掺杂、染料敏化、半导体复合等方法来改变其光学性质这几方面。

TiO

俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性、热稳定性好。其晶相结构有四种：金红石（Rutile）、锐钛矿（Anatase）、板钛矿（Brookite）和无定形，其

中以金红石型和锐钛矿型TiO

2应用最为广泛[1]。这两种晶型的TiO

硬度、密度、

折光指数、光催化活性等都有所不同、两种晶型的相对含量对产品性能有较大的

影响。本文主要介绍纳米TiO

的制备和其应用的研究进展。

2.纳米TiO2的应用研究

2.1 传感器材料

TiO2作为敏感材料，制成传感器可检测H2、CO等可燃性气体和氧气。特别是用作汽车尾气传感器，通过测定汽车尾气的氧含量，可以控制汽车发动机的效

率。目前研制的电阻型TiO

半导体氧传感器，以其体积小、结构简单、价格便宜而受到人们的关注[2]。中南大学的李赛[3]将尿素酶(urease)固载于不同粒径

二氧化钛纳米材料的制备

陈维庆

（贵州大学矿物加工工程082班学号：080801110323）

摘要：二氧化钛俗称钛白，是钛系列重要产品之一，也是一种重要的化工和环境材料。目前制备纳米二氧化钛的方法很多，本文综述了纳米二氧化钛的多种制备方法和生产原理，在总结归纳基础上对各种制备方法进行比较，概述相关的研究进展。

关键词：二氧化钛纳米粒子生产原理

Titanium dioxide nanomaterials preparation

Chenweiqing

(Guizhou University mineral processing project 082 classes)

Abstract: Titanium dioxide, commonly known as titanium dioxide, titanium series is one of the major product, is also an important chemical and environmental materials. Preparation of nanometer titanium dioxide at present a number of ways, this overview of the variety of preparation methods of nano-titanium dioxide and production principle, on the basis of summarizing and to compare various methods of preparation, review of related research progress. Keyword: Titanium dioxide Nanometer granule Production principle

纳米二氧化钛的制备及其应用研究进展

纳米二氧化钛是一种具有广泛应用潜力的纳米材料。它具有高比表面积、优异的光催化性能以及良好的化学稳定性，因而在光催化、防污涂料、太阳能电池、化妆品等领域有着广泛的应用。本文将介绍纳米二氧化钛的制备方法及其在各个领域的应用研究进展。

首先，从制备方法角度来看，纳米二氧化钛可以通过物理法、化学法以及生物法等多种方法得到。其中，物理法包括气相法、溶胶凝胶法、机械法等，化学法主要包括水热法、溶剂热法、水热法等，生物法则是通过利用生物体或其提取物来合成纳米颗粒。每种方法都有其优缺点，研究者可以根据具体需求选择适合的制备方法。

其次，纳米二氧化钛在光催化领域的应用研究较为广泛。纳米二氧化钛可以通过光催化过程将光能转化为化学能，用于降解废水中的有机污染物。研究发现，添加一些能够吸收可见光的材料，如碳量子点、半导体量子点等，可以提高纳米二氧化钛的光催化活性。此外，光催化技术也可以应用于空气净化、自洁涂料等领域。

在防污涂料领域，纳米二氧化钛的应用也备受关注。纳米二氧化钛具有超疏水性和自洁性，可以防止油污、水渍等附着在表面上，使涂层具有良好的自洁效果。此外，纳米二氧化钛还可以通过光催化分解有机污染物，达到净化空气的目的。防污涂料的应用不仅可以提高建筑物外墙的清洁度，还可以延长建筑物的使用寿命。

太阳能电池也是纳米二氧化钛的一个重要应用领域。纳米二氧化钛具有优异的光催化性能和电化学性质，可以作为太阳

能电池中的电极材料。目前，纳米二氧化钛主要应用于染料敏化太阳能电池（DSSC）和钙钛矿太阳能电池（PSC）中。通过

纳米二氧化钛的制备及其应用研究进展

一、引言

随着科学技术的不断进步，纳米材料的制备和应用研究成为了研究的热点。作为一种重要的功能性材料，纳米二氧化钛在太阳能电池、光催化、传感器和抗菌材料等领域显示出广泛应用潜力。本文将重点介绍纳米二氧化钛的制备方法及其应用研究进展。

二、纳米二氧化钛的制备方法

纳米二氧化钛的制备方法多种多样，主要包括溶胶-凝胶、水热法、气-液相法等。其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。该方法主要包括溶胶的制备、凝胶的形成和热处理等步骤。其制备过程简单，可以控制纳米二氧化钛的形貌和尺寸。

以溶胶-凝胶法为例，制备纳米二氧化钛的基本步骤如下：首先，采用适当的溶剂将钛源和适量的表面活性剂溶解，形成溶胶溶液。然后，在适当的条件下（如pH值控制、温度控制等），慢慢加入适量的硝酸铵或其他氮源，通过水解和聚合反应形成凝胶。最后，将凝胶通过热处理使其成为氧化钛。

除了溶胶-凝胶法，水热法也是一种常用的制备纳米二氧

化钛的方法。该方法主要是在高温、高压和水介质下进行。通常，将钛源溶解在适量的溶剂中，加入适量的碱以调控溶液的pH值，然后进行水热反应。在水热反应过程中，钛源与溶液

中的水反应，形成纳米二氧化钛。

三、纳米二氧化钛的应用研究进展

1. 太阳能电池

纳米二氧化钛具有优异的光电转换性能，被广泛应用于太

阳能电池领域。以染料敏化太阳能电池（DSSCs）为例，纳米

二氧化钛可以作为光敏剂吸收太阳光，并将光能转化为电能。通过调控纳米二氧化钛的形貌和尺寸，可以提高太阳能电池的光电转换效率。

二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究

摘要

二氧化钛纳米材料的制备、改性及光催化性能研究

摘要

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的产品来自于石油、煤炭和天然气等不可再生的自然资源。同时，产品在原材料的提取、运输和转化过程中都有可能给环境带来负面效应。因此，环境污染和能源短缺现象成为人类目前应对的世界性难题。半导体光催化技术在环境修复领域的作为不容忽视，已被证明是降解水体和大气环境中有害污染物的有效途径。在解决能源危机方面，通过光分解水制氢、太阳能电池等方式实现了可再生能源的高效利用。二氧化钛因其高稳定性，无毒性且低成本被认为是非常理想的光催化半导体材料。

光催化剂的表面积是决定污染物吸附量的重要因素，直接影响其光催化活性的强弱。由于二氧化钛纳米材料的高表面能使得纳米粒子间倾向于聚集以达到体系的平衡状态，导致纳米粉体的团聚现象严重，无法获得较大的活性表面积。因此，本文采用表面活性剂作为分散剂，并优化制备工艺进行改性，以获得均一分散的二氧化钛纳米体系是十分必要的。主要研究内容如下：

（1）综合溶胶-凝胶法和溶剂热法的制备优势，本论文采用溶胶-溶剂热改进工艺进行实验分析。以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，浓硝酸为抑制剂，按照n(Ti(OR)4):n(C2H5OH):n(H+):n(H2O)=1:15:0.35:4的反应物配比，制备纳米级二氧化钛材料。

（2）通过单因素实验与正交实验相结合的方式，以样品对甲基橙的光催化降解率为分析依据，探究溶剂热温度、溶剂热时间、煅烧温度和煅烧时间对于二氧化钛光催化活性的影响。正交实验的结果表明，最佳工艺参数是：当溶剂热温度为150℃，溶剂热时间为24h，煅烧温度为450℃，煅烧时间为4h时，样品的光催化降解率最高，为82.88%。同时XRD、SEM、TEM和EDS的图像表明，样品为结晶度良好的单一锐钛矿相，无任何杂质，但分散性一般。

纳米二氧化钛的制备研究进展

纳米二氧化钛的制备研究进展-机械制造论文

纳米二氧化钛的制备研究进展

雷育红

（西安航空职业技术学院，陕西西安710089）

【摘要】本文综述了纳米TiO2的多种制备方法和生产原理，比较和评述了不同方法的优缺点，并对其研究发展前景进行了阐述。

关键词纳米TiO2；制备方法；应用；发展前景

纳米材料以其重要的应用价值和广阔的发展前景引起众多科学家们的广泛关注。纳米粒子是处于微观粒子和宏观粒子之间的介观系统。由于纳米TiO2具有很多独特的性能，所以有关其制备、应用等方面的研究日益受到人们的重视。纳米TiO2的制备手段可分为物理和化学两大类。本文就采用化学方法制备纳米TiO2的方法及其研究进展进行总结，并对不同方法的优缺点进行比较和评述。1气相法

1.1气相合成法

气相合成法是一种传统方法。在20世纪80年代中后期，气相氢氧焰水解法（Aerosil法[1]）成为全世界主要生产纳米材料的方法。其生产原理如下：

Ti+2Cl2=TiCl4

TiCl4+2H2+O2=TiO2+4HCl↑

与其它方法相比，Aerosil法有以下优点：原料TiCl4获得容易，可挥发，易水解，易提纯，产品无需粉碎，物质的浓度小，生成粒子的凝聚少，气相产物TiO2的表面整洁﹑纯度高，易控制粒径,颗粒分布集中，可得到不同比表面或不同晶型的系列产品。

1.2气相沉积法

化学气相沉积法是非常重要的表面改性方法。魏培海[2]以120℃Ti(OC4H9)4为源物质，将一定流量的氮气通入其中进行鼓泡，并作为载气将Ti(OC4H9)4带入TiO2反应器，同时将一定量的氮气通入反应器，应用金属气相沉积的方法沉积TiO2薄膜。当基底物质维持在400℃时，在基底表面发生下列反应

纳米二氧化钛的水热法制备及其应用研究进展

研究方法
研究方法
水热法制备纳米二氧化钛的基本流程如图1所示，包括以下几个步骤：步骤1：材料准备。根据实验需要，准备好钛酸盐、还原剂、表面活性剂等材料。
研究方法
步骤2：溶液配制。将钛酸盐、还原剂、表面活性剂等按一定比例配制成溶液。步骤3：实验装置。将配制好的溶液放入高压反应釜中，在一定温度和压力下进行反应。
应用研究进展
3、环境污染治理领域：纳米二氧化钛在环境污染治理领域也有广泛的应用。例如，通过光催化氧化法，纳米二氧化钛可以降解空气中的有害有机物，有效净化空气。此外，纳米二氧化钛还可以用于处理工业废水中的重金属离子，实现废水净化。
讨论与结论
讨论与结论
纳米二氧化钛的水热法制备具有操作简单、节能环保等优点。然而，该方法仍然存在一些问题，如制备过程中可能出现团聚现象，影响产物的性能。因此，未来研究需要进一步优化制备工艺，提高纳米二氧化钛的分散性和稳定性。
讨论
讨论
通过对水热法制备纳米二氧化钛的研究结果进行分析，可以发现该方法具有以下优点：1）高温高压条件下有利于反应进行，提高产物的纯度和结晶度；2）表面活性剂的添加能够有效控制产物的形貌和尺寸；3）制备过程简单、操作方便，有利于工业化生产。
讨论
然而，水热法制备纳米二氧化钛仍存在一些不足之处，如制备条件苛刻，需要高温高压设备；成本较高，需要大量能源和优质材料；形貌和性能不易控制，需要进一步研究和改进。

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2012年第14期广东化工

第39卷总第238期 · 93 · 国内纳米二氧化钛制备的研究进展

陈杰山

(湖南化工职业技术学院，湖南株洲 412004)

[摘要]纳米二氧化钛由于其许多优异的性质而显示出日益广阔的应用前景，纳米二氧化钛的制备因此成为研究的热点之一。主要对我国在纳米TiO2粉体、纳米TiO2薄膜、一维纳米TiO2及其阵列的制备研究工作进行了综述，指出了当前在制备研究方面存在的不足，展望了今后的主要研究方向。

[关键词]纳米TiO2；制备方法；工艺条件；光催化活性

[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)14-0093-03

Home Advances in Study on Preparing Nanosized Titanium Dioxide

Chen Jieshan

(Hunan Professional College of Chemical Technology, Zhuzhou 412004, China)

Abstract：Nano-TiO2 is showing wider and wider future for its application because of many fine qualities, so the preparation of nano-TiO2 has become one of the popularities in research. The home preparation research mainly including nano-TiO2 powder, nano-TiO2 film, one-dimensioned nano-TiO2 and their arrays is summarized, thus the present shorts in research of the preparation are pointed out, and the main orientations of future research are forecast.

Keywords：nano-TiO2；preparation method；technological condition；photocatalytic activity

纳米二氧化钛因为具有一系列优良的性能(如颜色效应、光催化活性、对紫外线的屏蔽、化学稳定性等)、可以广泛应用于诸多领域(如水处理、化工、太阳能电池、颜料和涂料、化妆品、纺织、食品、环保等)而备受青睐，从一开始就成为纳米材料领域的研究热点之一。我国对纳米二氧化钛的研究虽比世界上主要科技强国晚了十来年，但发展很快。1992年，中国真空学会召开了第一届全国纳米科学与技术学术会议，标志着我国大规模研究纳米材料尤其是纳米二氧化钛的开始。从那时至今，通过无数科学工作者的努力，我国不但在实验制备与表征各种纳米二氧化钛材料、研究材料功能与特异性以及探讨有关过程的机理等方面作了大量的工作，还在其应用、产业化制备、产品标准化等方面取得了令人瞩目的成就，使我国在纳米二氧化钛的研究领域接近了世界先进水平。文章仅对我国在纳米二氧化钛制备方面的研究进展进行综述。

1 纳米二氧化钛粉体的制备

到目前为止，已经被研究过的纳米二氧化钛粉体的制备方法不下二十来种[1,2]，按照反应物的相态可以将它们分为气相反应法、液相反应法和固相反应法三大类，而按照制备过程是否发生化学变化又可以将它们分为物理法和化学法两大类，也可以按照钛源的不同而对制备方法进行分类。我国在纳米TiO2粉体的制备方面所做的研究可以概括为以下三个方面。

1.1 探索与改善已有方法的工艺条件

从李晓娥[3]等采用溶胶-凝胶法成功制得锐钛矿型纳米TiO2开始，国内对纳米TiO2粉体的制备研究一直没有停止过[4-9]。由于我国对纳米TiO2的研究起步较晚，当我们开始相应的制备研究时，国外已有多种制备方法趋于成型，所以我们在制备方面所做的研究主要是认识各种制备方法、对方法的工艺条件进行改善与优化等。主要研究了各种制备方法中的反应条件、制备过程的反应机理、影响纳米TiO2质量(晶型、粒子平均直径、颗粒均匀度、团聚度、杂质含量等)的主要因素，掌握了以不同方法制备纳米TiO2粉体或浆料、制备不同晶型与形貌的纳米TiO2的技术，实现了非晶纳米TiO2向锐钛型纳米TiO2、锐钛型纳米TiO2向金红石型纳米TiO2的转化，改善与优化了制备的工艺条件。在纳米TiO2粉体制备的产业化方面，通过进行各种制备方法在小试基础上的放大和半产业化生产的试验[10]，逐步确立了我国工业化生产纳米TiO2粉体的技术路线、不同生产规模下的工艺方案、主要设备的选型以及最佳工艺条件，使我国纳米TiO2粉体生产能力迅速提高，产品已经可以向国外出口。

1.2 采用不同钛源制备纳米二氧化钛

在最初的制备中，为了保证纳米TiO2的质量，多采用试剂级Ti(OR)4或TiCl4为前驱体，这就使得我国早期纳米TiO2的生产成本很高，产品在国际市场毫无竞争力可言。而我国是一个钛资源丰富的国家，有众多的钛企业，钛生产、加工过程的中间产物、副产物量非常大，如果能够将它们应用到纳米TiO2的工业生产中，不但可以降低生产成本，还可以开发上述中间产物、副产物的附加价值，更加充分合理地利用我国钛资源。因此从本世纪初开始，我国就开始研究利用除Ti(OR)4、TiCl4以外其它钛源制备纳米二氧化钛，主要的探索有[11-15]：以正钛酸为原料制备纳米TiO2，以硫酸法生产钛白的中间产物TiOSO4(或H2TiO3)为原料生产纳米TiO2，以工业钛液(含一定量TiOSO4)为原料在低温、常压下制备纳米TiO2，用硝酸处理非晶氧化钛或一些其它的钛(Ⅳ)化合物制备纳米TiO2。这些研究成果拓宽了制备纳米TiO2的钛源，降低了原料价格，还为大量钛工业中间产品、副产品的处理与利用找到了良好的出路。有的研究还降低了反应的温度和压力，降低了对生产设备的材质要求，使操作更加简便安全。还有的研究可以让原来生产钛白的小厂家在对生产设备进行简单改造后转而生产纳米TiO2，拓展了小厂家的生存空间，提高了小厂家的生存能力。

1.3 应用各种新技术制备纳米二氧化钛

进入21世纪，我国科学工作者及时跟踪国际上纳米二氧化钛制备的新技术，先后进行了在超重力场下水解反应制备纳米TiO2、通过反萃沉淀法制备纳米TiO2、将超声处理引入纳米TiO2制备、将微波加热方法引入纳米TiO2制备、采用离子液体微乳液体系制备纳米TiO2等试验研究[16-20]。这些研究，有的简化了传统的工艺流程，有的大大缩短了反应时间或降低了反应温度，有的则显著改善了产品性能，有的制得了具有特殊性能、能满足特定要求的产品。

2 纳米二氧化钛薄膜的制备

由于太阳能电池和传感器等领域的需要，以及为了解决纳米TiO2粉体作为光催化剂使用时难于均匀分散、使用后难于分离回收等问题，上世纪末，国际上开始了对纳米TiO2薄膜的研究，到目前为止已经开发出了多种制备方法[21]，一些发达国家已经实现了纳米TiO2薄膜的工业化生产。我国在这一领域起步稍晚，但已有许多研究成果。

2.1 纯纳米二氧化钛薄膜的制备

从罗瑾等[22]在国内首先进行纳米TiO2薄膜制备研究开始，研究者们先后采用钛酸乙酯热分解法、反应离子溅射法、电沉积法、直流磁控溅射技术、TiCl4水解法等方法进行了制备纳米TiO2薄膜的试验[23-26]。通过研究，基本解决了薄膜制备的主要技术问题，包括通过控制反应条件来控制薄膜的晶型与形貌、选择薄膜的最佳基质(载体)、增强薄膜在基质上的附着力、通过多种方法(如多孔化及表面处理)提高薄膜的吸附能力和光催化活性、使薄膜的吸收带边红移等。不过到目前为止，未见国内有纳米TiO2薄膜的产业化生产的报道。

2.2 掺杂及复合纳米二氧化钛薄膜的制备

在向纳米TiO2薄膜中掺杂方面，国内进行了掺入锡、铯等金属的研究[26-28]，结果表明：掺杂适当金属后膜的光催化活性有不同程度的提高；掺入某些金属可以导致膜的吸收带边红移，意味

[收稿日期] 2012-08-29

[作者简介] 陈杰山(1962-)，男，湖南人，硕士，副教授，主要从事废水处理研究。