二氧化钛综述
纳米二氧化钛的制备实验综述
纳米二氧化钛的制备实验综述摘要:纳米二氧化钛,亦称纳米钛白粉。
其外观为白色疏松粉末。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效,可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
关键词:纳米二氧化钛、溶胶凝胶法、应用、发展前景溶胶凝胶法:溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。
凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
一、二氧化钛的性质: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。
相对密度约4.0。
熔点1855℃。
二、纳米二氧化钛的应用1、杀菌:用TiO2光催化氧化深度处理自来水,可大大减少水中的细菌数,饮用后无致突变作用,达到安全饮用水的标准。
在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料,可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所,可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌,防止感染。
因此,纳米TiO2能净化空气,具有除臭功能。
2、防紫外线:纳米二氧化钛的强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性。
其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关:当粒径较大时,对紫外线的阻隔是以反射、散射为主,且对中波区和长波区紫外线均有效。
防晒机理是简单的遮盖,属一般的物理防晒,防晒能力较弱;随着粒径的减小,光线能透过纳米二氧化钛的粒子面,对长波区紫外线的反射、散射性不明显,而对中波区紫外线的吸收性明显增强。
其防晒机理是吸收紫外线,主要吸收中波区紫外线。
3、纳米二氧化钛可作为锂电池、太阳能电池原料(1)纳米二氧化钛具有极好的高倍率性能和循环稳定性,快速充放电性能和较高的容量,脱嵌锂可逆性好等特点,在锂电池领域具有很好的应用前景。
二氧化钛综述
纳米二氧化钛综述摘要:纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质,高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性,且完全可以与食品接触,目前已广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、防晒霜、食品包装材料、航天工业等众多领域。
在环境、信息、材料、能源、医疗与卫生中的有广阔的前景使纳米氧化钛进一步成为科学家研究的焦点。
关键词:污水净化太阳能电池抗紫外线1.纳米氧化钛可作太阳能电池原料目前,能源消耗主要来自于化石燃料,由于化石燃料储量有限以及所带来的环境污染问题,人们开始把目光投向环境友好、可再生的能源中,太阳能是未来最有希望的能源之一。
而纳米氧化钛是制备太阳能电池的理想材料。
原理光催化反应基本途径当能量大于TiO2禁带宽度的光照射半导体时,光激发电子跃迁到导带,形成导带电子(矿),同时在价带留下空穴(矿)。
由于半导体能带的不连续性,电子和空穴的寿命较长,它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动,与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应,或者被表面晶格缺陷俘获。
空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。
空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH或H2O发生作用生成HO·。
HO·是一种活性很高的粒子,能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化,通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。
光生电子也能够与O2发生作用生成HO2·和O2-·等活性氧类,这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。
HO·能与电子给体作用,将之氧化,矿能够与电子受体作用将之还原,同时h+也能够直接与有机物作用将之氧化:光催化反应的量子效率低(理论上不会超过20%)是其难以实用化的最为关键因素之一。
2.防紫外线功能纳米氧化钛(T25)既能吸收紫外线,又能反射、散射紫外线,还能透过可见光,是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。
纳米氧化钛的抗紫外线机理:按照波长的不同,紫外线分为短波区190~280 nm、中波区280~320 nm、长波区320~400nm。
(完整版)TiO2光催化文献综述
ZnO/TiO 2 复合纳米纤维的制备及光催化性能研究文献综述1. 前言20世纪以来,科技的不断进步和工业的快速发展,在给人类带来舒适与便利的同时,也造成了环境的污染与恶化,给人类的健康和生活带来了潜在的危胁。
[1-3]在各种环境污染中,最普遍、最主要和影响最大的是化学污染。
因而, 有效地控制和治理各种化学污染物对构成人类生存最基本的水资源、土壤和大气环境的破坏是环境综合治理中的重点。
多年来人们一直在寻找和尝试治理环境污染的办法,比如物理法、化学法和生物处理法等[4-6],但是都存在着不少缺陷。
因此,研究开发新型的化学污染处理方法有非常重要的意义。
光催化是纳米半导体的独特性能之一。
纳米半导体材料在光的照射下,通过有效吸收光能产生具有超强氧化能力和还原能力的光生电子和空穴,促进化合物的合成或使化合物(有机物,无机物)降解的过程称之为光催化[7]。
1972年,Fujishima 和Honda[8]首先发表了用TiO2作为光催化剂分解制氢的论文,这标志着光催化时代的开始,当时正值能源危机,因此利用光催化剂和太阳能制备氢气对缓解能源危机具有重大的意义,引起了科研学者的广泛关注,随后更多关于光催化的研究深入开展了对光催化机理的探索。
在1977年,Frank和Bard等[9]用TiO2 作为光催化剂将水中的氰化物分解,氧化CN-为OCN-,为光催化剂处理污水的发展提供了有力依据。
这些重大的研究也为如今催化剂在环境净化和新能源利用开发方向的研究奠定了基础。
TiO2以其无毒、催化活性高、稳定性好和价格低廉等优点, 被公认为优良的半导体光催化剂。
纳米TiO2的光生空穴的强氧化能力, 使得生物难降解的有机污染物的完全矿物化氧化成为可能。
大量研究表明,绝大部分有机物均能被TiO2光催化氧化而降解。
此外许多无机化合物或无机离子也能在TiO2表面与光生电子反应被光催化生成毒性较小或无毒的产物。
因而在大气净化、抗菌、净水、防污、防臭方面有着广阔的应用前景。
TiO2光催化剂综述
TiO2光催化剂综述TiO2光催化剂制备⽅法及应⽤综述摘要总结了近年来有关于⼆氧化钛光催化剂的制备⽅法以及⽤⾦属和⾮⾦属掺杂修饰⼆氧化钛光催化剂在降解有机物⽅⾯的应⽤。
关键词⼆氧化钛光催化剂掺杂降解环境催化是当今催化领域的热点问题。
⾃1972年Fujishima和Honda发现在TiO2电极上光催化分解⽔为H2和O2,揭⽰了太阳能的利⽤途径;1973年东京⼤学Fujishima等提出了将TiO2光催化剂应⽤于环境净化的建议,从⽽推动了光催环境净化的研究。
到1997年,⽇本推出了基于光催化技术[1]的室内空⽓净化技术,也称为光催化技术和光触媒技术。
光催化技术在环境⽅⾯的应⽤主要包括在空⽓净化、⽔的净化、抗菌[2]净化以及除臭、防污、抗菌、防霉、防雾等⽅⾯,⽐如⽆菌病房等。
纳⽶光催化剂的⾃⾝特点:(1)常温省能源(仅需低功率的UV光源);(2)杀菌能⼒强和⼴谱(⽆菌车间);(3)有毒有机物的彻底净化(使污染物彻底分解为CO2和H20);(4)效率⾼,寿命长(可以循环使⽤);(5)维护简单、运⾏费⽤低;(6)⽆污染,⽆毒,卫⽣安全。
光催化技术是⼀种⾼级氧化技术,与普通氧化过程利⽤热作为能量不同,光催化氧化以光作为能量的来源(下图为光催化原理图)[3]。
锐钛型TiO2光催化剂存在不同能带(即导带和价带),两带之间存在3.2eV的能量间隔,在波长⼩于400nm的光照射下,价带中的电⼦被激发到导带形成空⽳(h+)-电⼦对(e-)。
在电场的作⽤下电⼦与空⽳发⽣分离,迁移到粒⼦表⾯的不同位置。
热⼒学理论表明:分布在表⾯的空⽳将吸附在TiO2表⾯H20和OH氧化成·OH⾃由基,⽽TiO2表⾯⾼活性的电⼦e-则可以使空⽓中的O2或⽔体中的⾦属离⼦还原。
·OH⾃由基的氧化能⼒是⽔体中存在的氧化剂中最强的,其能量相当于15000K的⾼温,可以将有机化合物中化学键打断,将有机毒物彻底分解为CO2和H20。
二氧化钛光催化制氢的综述
TiO2基催化剂在光催化分解水制氢中的应用摘要利用纳米TiO2光催化水分解技术,可以充分将太阳能等可再生资源转化为低成本,环境友好型产品氢气,能够满足未来的能源需求。
纳米TiO2具有高的比表面积,是一种高效的半导体光催化剂。
本文旨在从TiO2基催化剂在光解水制氢方面的发展,机理,未来展望等方面进行综述。
关键词二氧化钛;光解水;带隙能量;光反应器Application of TiO2 based catalyst in photocatalyticdecomposition of water to produce hydrogenAbstract Using nano-TiO2 photocatalytic water decomposition technology, it can fully convert renewable resources such as solar energy into low-cost, environmentally friendly product hydrogen, which can meet future energy needs. Nano TiO2 has a high specific surface area and is a highly efficient semiconductor photocatalyst. This paper aims to review the development, mechanism and future prospects of TiO2-based catalysts in photohydrolysis of hydrogen.Keywords Titanium dioxide; photolysis water; band gap energy; photoreactor当下,人口增长和工业的快速发展,极大地增加了世界上废品的产生和能源的消耗,因此,寻找干净且可再生的能源迫在眉睫。
纳米二氧化钛的制备综述
纳米二氧化钛的制备综述
纳米二氧化钛(TiO2)是一种具有广泛应用潜力的材料,用于催化、光电子学、传感器、环境污染治理等领域。
制备纳米二氧化钛的方法有很多种,包括溶胶-凝胶法、水热合成法、溶剂热法、气相沉积法等。
下面是纳米二氧化钛制备的一些综述:
1. 溶胶-凝胶法:这是一种常见的制备纳米二氧化钛的方法。
通过将钛源和溶剂混合形成溶胶,然后通过凝胶化反应得到凝胶,最后通过热处理过程形成纳米二氧化钛。
该方法制备的纳米二氧化钛具有较高的纯度和较小的粒径。
2. 水热合成法:这是一种利用高温高压水环境合成纳米二氧化钛的方法。
通过在水溶液中加入适量的钛源和控制反应条件,可以得到形貌和粒径可调的纳米二氧化钛。
水热合成法制备的纳米二氧化钛具有较高的比表面积和晶体质量。
3. 溶剂热法:这是一种利用有机溶剂作为反应介质合成纳米二氧化钛的方法。
通过在有机溶剂中加热处理钛源溶液,可以形成纳米二氧化钛。
溶剂热法制备的纳米二氧化钛可以调控晶体形貌和粒径。
4. 气相沉积法:这是一种利用气相反应合成纳米二氧化钛的方法。
通过在适当的气氛条件下,钛源蒸汽和氧气反应生成纳米二氧化钛。
气相沉积法制备的纳米二氧化钛具有较高的纯度和较小的粒径。
钛 白 粉 综 述
钛白粉综述一个国家的钛白粉消耗是社会消费水平的重要标志,这是因为钛白粉应用非常广泛。
钛白粉是涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、日化、医药、食品等行业生产不可缺少的原料,因此钛白粉的生产备受工业发达国家的重视。
我国的钛白粉产量和质量都不能满足国内需求,不足部分由进口弥补。
第一章:钛白粉的定义钛白粉学名二氧化钛(TiO2),是一种十分稳定的氧化物,分子量:79.88 ,是一种白色无机颜料,具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
钛白粉有两种主要结晶形态:锐钛型(Anatase),简称A型和金红石型(Rutile) ,简称R型。
锐钛型二氧化钛颜料,具有纯度高、粒子细小均匀、光学性能好、折射力强、消色力高、遮盖力强、且吸油量低、水分散性高等优点、用它生产的涂料色彩鲜艳不透明度高、涂层薄、用量少、并且有耐酸碱等化学稳定性和耐热性。
产品主要用于涂料、油墨、橡胶、玻璃、化妆品、肥皂、塑料和造纸等工业。
金红石型二氧化钛颜料除具有锐钛型二氧化钛的优点外,还具有更好的耐候性,遮盖力。
主要用于:高级工业颜料、有光乳胶涂料,塑料,有较高消色力和耐晒要求的橡胶材料,高级纸张涂料层和蜡纸等。
HS 编码:32061110 分子式: TiO2 英文名:titanium dioxide CAS RN :13463-67-7第二章钛白粉的制取方法钛白粉制造方法也有两种:硫酸法(Sulphate Process) 和氯化法(Chloride Process) 。
1791年,Gregor在分析砂铁的时候发现了一种新的白色金屑氧化物,其后这一物质被确定为二氧化钛。
及至1912年,Jebsen 和Farup 确立了从原料矿石制造白色颜料的硫酸法,并且从1916 年起开始进行工业化生产。
1940年以后,氯化法的工业化生产工艺也迈入了研究阶段,而在50年代末叶正式投产。
二氧化钛的综述
纳米二氧化钛的制备的综述前言:纳米技术是20世纪末出现的高新技术, 在材料科学技术领域占有重要地位, 有望成为21世纪新的经济增长点, 纳米材料的制备、性能及其应用的研究已经成为人们共同关注的前沿课题, 在众多的纳米材料中,纳米TiO2因其具有独特的光催化性、优异的颜色效应及紫外线屏蔽等功能,在催化剂载体、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件以及在相关军事等方面都具有广阔的应用前景.关键字:纳米二氧化钛、性质、制备方法、应用性质:(1)基本物化特性:纳米TiO2除了具有与普通纳米材料一样的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等外,还具有其特殊的性质,尤其是催化性能.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、稀酸,溶于氢氟酸和热浓硫酸。
不与空气中CO2 ,SO2,O2等反应,具有生物惰性。
纳米TiO2具有热稳定性,无毒性。
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℃。
纳米TiO2有金红石、锐钛矿和板钛矿3种晶型。
金红石和锐钛矿属四方晶系,板钛矿属正交晶系,一般情况下,板钛矿在650℃转变为锐钛矿,锐钛矿在915℃转变为金红石。
结构转变温度与TiO2颗粒大小、含杂质及其制备方法有关,颗粒愈小,转变温度愈低,锐钛型纳米TiO2向金红石型转变的温度为600℃或低于此温度。
(2)光催化性纳米TiO2是一种n型半导体材料,禁带宽度较宽,其中锐钛型为3.2eV,金红石型为3.0eV,当它吸收了波长小于或等于387.5nm 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+ ,吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成·O2-,而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有强氧化性的·OH, 反应生成的原子氧、氢氧自由基都有很强的化学活性, 氧化降解大多数有机污染物, 同时空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机物质中的电子, 使原本不吸收光的物质被直接氧化分解, 这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时起作用。
TiO2的制备方法综述
纳米TiO2的制备方法综述纳米二氧化钛是一种新型的无机材料,粒径在10nm~50nm,具有粒径小、比表面积大、磁性强、光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强 ,表面活性大、热导性好、分散性好、所制悬浮液稳定、对人体无毒、价格低廉等优点,故其在诸多半导体光催化剂中脱颖而出,应用领域至今已遍及有机废水的降解、重金属离子的还原、空气净化、杀菌、防雾等众多方面。
由于其独特的性能和广泛的用途 , 纳米二氧化钛受到了国内外科学界的高度重视。
目前,纳米二氧化钛的制备根据反应物的相态,可以分为固相法、气相法和液相法,其中液相法是比较常用的一种制备方法固相法合成纳米二氧化钛是利用热分解或固相—固相的变化来进行的。
基础的固相法是钛或钛的氧化物按一定的比例充分混合 ,研磨后进行煅烧 ,通过发生固相反应直接制得纳米TiO2粉体 ,或者是再次粉碎得到TiO2纳米粉体。
固相法主要包括热分解法,固相反应法,火花放电法等。
固相法的主要优点是:经济,工艺过程和设备简单,但是耗能较大;由于固相反应反应不充分,因此产物的纯度不能得到很好的保证;此外由于固相法一般需要高温煅烧,得到的产物一般粒度大且分布不均匀。
因此,固相法只适用于对产品纯度和粒度要求不高的情况。
气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体 ,使之在气体状态下发生物理或化学反应 , 最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米TiO2的方法。
用气相法制备的二氧化钛纳米粒子具有粒度细、化学活性高、粒子呈球形、单分散性好、凝聚粒子少、可见光透过性好、吸收紫外线的能力强等特点,易于工业放大,实现连续生产。
目前常见的方法有气相合成法和气相沉积法。
气相合成法是一种传统的方法。
其生产原理如下:Ti+2Cl2=TiCl4TiCl4+2H2+O2=TiO2+4HCl↑与其他方法相比,气相氢氧焰水解法[1]有以下优点:原料TiCl4获得容易,产品无需粉碎,生成的例子凝聚少,纯度高,粒度小,且粒度分布均匀。
二氧化钛的基本知识点总结
二氧化钛的基本知识点总结二氧化钛是一种常见的无机化合物,化学式为TiO2,具有广泛的应用领域。
在本文中,将总结二氧化钛的基本知识点,包括其结构、性质、制备方法以及应用等方面。
第一部分:结构和性质1. 结构:二氧化钛的晶体结构主要有两种形式:金红石型和锐钛型。
其中金红石型结构是最常见的,具有六方最密堆积结构;锐钛型结构则是指在高温下出现的三斜结构。
这两种结构对于二氧化钛的性质具有重要影响。
2. 物理性质:二氧化钛是一种无色的固体,具有较高的熔点(1830℃)和热稳定性。
它是一种半导体材料,具有较宽的能带隙,使其具备光催化、光电和光谱学性质。
3. 化学性质:二氧化钛的化学性质较为稳定,具有较强的抗氧化性和耐化学腐蚀性。
它可与酸、强碱和氧化剂反应,但对于大多数溶剂和常规的化学试剂是稳定的。
第二部分:制备方法1. 水热法:水热法是一种常用的制备二氧化钛的方法,即将钛酸盐与水在高温高压的条件下反应,形成二氧化钛颗粒。
这种方法可以控制颗粒的尺寸和形态,适用于大规模生产。
2. 气相法:气相法是一种将钛源先氧化成气态的钛酸酐,然后在高温条件下还原为固态二氧化钛的方法。
这种方法适用于纳米级二氧化钛的制备,并可通过调整条件来控制其性质。
3. 溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法是将含钛溶液通过水解和凝胶化反应得到二氧化钛凝胶,再经过干燥和烧结得到二氧化钛产品的方法。
这种方法简易易行,适用于制备陶瓷、薄膜和涂料等应用。
第三部分:应用领域1. 光催化应用:二氧化钛具有光催化降解有机物、抑止细菌生长和净化空气等性质,可应用于环境治理、自洁材料和光合水分解等领域。
2. 光电应用:由于二氧化钛的半导体性质,它可以作为太阳能电池、气敏元件和光电催化剂等的材料。
其中,锐钛型二氧化钛在光电领域的应用更为广泛。
3. 纳米材料应用:纳米级二氧化钛具有较大的比表面积和特殊的光学、电学性质,在催化、传感和药物等领域有广泛的应用前景。
例如,纳米二氧化钛可用作催化剂、防晒剂和抗菌剂等。
二氧化钛水热合成综述
二氧化钛水热合成进展综述班级:09化工1班姓名: 崔会超学号:200910901010指导老师:田从学水热合成二氧化钛进展综述学生:崔会超 200910901010 指导老师:田从学(09化工一班攀枝花学院四川省攀枝花市 617000)943100346@摘要:二氧化钛是十分重要的纳米材料,目前制备二氧化钛的方法主要有气相法和液相法,其中水热合成属于液相法,又是合成二氧化钛的重要方法之一。
因此对其研究具有十分重要的意义。
水热合成法研究目前已经取得了一定的进展。
本综述从掺杂水热合成,低温水热合成,微波水热合成及水热合成二氧化钛的不同形态结构进行陈述。
关键词:二氧化钛水热合成纳米Hydrothermal synthesis of titanium dioxidesStudent: Cui Huichao Teacher :Tian CongxueAbstract:Titanium dioxides is very important nanometer material ,The preparation of Titanium dioxides methods mainly include gas phase method and liquid phase method, which belongs to the liquid phase method, hydrothermal synthesis, it is one of the important methods for titanium dioxides.So the research has very important significance.hydrothermal synthesis research has made some progress .This article from the doping hydrothermal synthesis, hydrothermal synthesis, microwave hydrothermal synthesis and hydrothermal synthesis of Titanium Dioxides different forms of structure state.Keywords:Titanium dioxides Hydrothermal synthesis nanometer material引言:水热合成法【1】是在特制的密闭反应容器(高压釜)里,采用水溶液作为反应介质,通过高温高压将反应体系加热至临界温度,使前驱物在水热介质中溶解,进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒,卸压后经洗涤,干燥即可得到纳米级TiO2粉体。
纳米二氧化钛综述
纳米二氧化钛的研究现状综述摘要:近年来,人们对纳米二氧化钛进行了广泛的研究。
本文根据近年来国内外对纳米二氧化钛的研究,对纳米二氧化钛的制备技术及其光催化应用的研究现状进行了详细阐述。
关键词:纳米二氧化钛制备技术光催化应用研究现状1 引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。
纳米二氧化钛 (TiO2)具有许多的特殊性能比如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,从而使其与普通二氧化钛相比具有许多特殊性能。
纳米二氧化钛在水处理、催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、涂料填料、光电子器件等领域具有广泛的用途。
纳米TiO2的制备方法有气相法、液相法。
目前,研究的一个热点是纳米TiO2作为半导体光催化剂用于废水、废气的净化。
纳米TiO2具有湿敏、气敏功能,如它对一氧化碳极为敏感,可用在传感器上,本文介绍几种纳米TiO2光催化材料的主要用途。
尽管我国对纳米二氧化钛的研究起步较晚,但是科技工作者们在其制备和应用上做了大量的工作和深入的研究,并取得了许多成果。
2 正文2.1 纳米二氧化钛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。
此类反应大多是在高温下瞬时完成的, 对反应器的构型、设备的材质、加热及进料方式等均有很高的要求。
2.1.1 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。
其反应式如下:TiCl4(g)+O2(g) =TiO2(s)+2Cl2(g)施利毅等[1]利用气相氧化法制备出金红石型二氧化钛。
研究发现氧气预热温度越高,微粒粒径越小、分布越窄,随着晶型转化促进剂浓度增加粒径尺寸减小,随停留时间延长、晶型转化促进剂的增加,金红石相含量增大。
二氧化钛的改性及其研究
二氧化钛的改性及其研究
二氧化钛,是一种多功能的非金属纳米材料,具有优异的机械性能、电学性能和热学性能等。
本文将从原材料及改性方法、改性后的性能以及改性后的应用方面对二氧化钛进行综述。
一、原材料及改性方法
1、原材料
二氧化钛是一种无机纳米材料,具有优异的机械性能,可用于构建复杂的电子结构,在纳米结构材料、纳米机械设备及纳米智能材料等领域具有广泛的应用前景。
2、改性方法
二氧化钛可以采用多种改性方法,包括化学改性、物理改性和热改性三种常用的方法。
其中,化学改性是常用的一种改性方式,通常采用合成化学方法,如丙烯醛、聚甲醛、苯酚等有机物的键合等方法来改性二氧化钛;此外,物理改性方法也能有效改善二氧化钛的性能,常用的方法有滚筒喷涂、激光打磨、超声波法等。
二、改性后的性能
二氧化钛改性后,其机械、电学性能均有较大提升,如提高抗弯强度、抗剪应力以及耐磨性能等。
另外,改性后的二氧化钛还具有较高的电介质性能,比如抗静电性能、低介电常数以及绝缘性能等。
三、改性后的应用
改性后的二氧化钛具有多种应用前景,如用于制备高性能的电子元件、电子器件及纳米智能材料等。
此外,改性后的二氧化钛还可以
用于制造高强度的复合材料,如氢氧化钙复合材料、碳纤维增强复合材料等,具有良好的抗热性能、抗冲击性能和耐磨性能等。
四、结论
二氧化钛是一种多功能的非金属纳米材料,可以通过合成化学方法、物理改性和热改性等改性方式对其进行改性,改性后的二氧化钛具有优异的机械性能、电学性能和热学性能等,可广泛用于制备高性能的电子元件、电子器件和复合材料等。
未来,二氧化钛改性技术将继续发展,有望在新型电子技术、纳米智能材料及环境污染治理等领域发挥重要作用。
二氧化钛材料介绍
二氧化钛(TiO2)是一种具有多种优异性能的无机化合物,广泛应用于涂料、塑料、陶瓷、玻璃、化妆品、医药、环保等领域。
它是一种白色粉末,无毒、无味、无污染,具有良好的光催化活性和化学稳定性。
本文将对二氧化钛材料进行详细介绍。
一、物理性质1. 外观:二氧化钛为白色粉末,无固定熔点,熔点范围在1840℃。
2. 密度:二氧化钛的密度为4.0-4.2g/cm3。
3. 折射率:二氧化钛的折射率为2.71。
4. 溶解性:二氧化钛在水中的溶解度较低,但在酸性或碱性条件下,其溶解度会显著提高。
二、化学性质1. 化学稳定性:二氧化钛具有较高的化学稳定性,不易与其他物质发生化学反应。
在常温下,它不会与水、酸、碱等物质发生反应。
2. 光催化活性:二氧化钛具有很强的光催化活性,能够在紫外光照射下产生电子-空穴对,从而引发光催化反应。
这使得二氧化钛在环保领域具有广泛的应用前景,如空气净化、污水处理等。
3. 抗菌性:二氧化钛具有一定的抗菌性,能够抑制细菌、病毒等微生物的生长和繁殖。
因此,它被广泛应用于化妆品、食品包装等领域。
三、应用领域1. 涂料:二氧化钛作为一种重要的颜料添加剂,可以提高涂料的遮盖力、耐候性和抗紫外线性能。
此外,二氧化钛还具有光催化功能,可以分解空气中的有害物质,提高室内空气质量。
2. 塑料:二氧化钛可以作为一种新型的光稳定剂,用于改善塑料的耐光老化性能。
同时,二氧化钛还可以提高塑料的抗紫外线性能,延长其使用寿命。
3. 陶瓷:二氧化钛可以作为陶瓷釉料的主要成分,提高陶瓷的耐磨性、抗冲击性和抗紫外线性能。
此外,二氧化钛还可以提高陶瓷的装饰效果,使其更加美观大方。
4. 玻璃:二氧化钛可以作为玻璃的着色剂,赋予玻璃各种颜色。
同时,二氧化钛还可以提高玻璃的抗紫外线性能,延长其使用寿命。
5. 化妆品:二氧化钛具有良好的遮盖力和光学性能,可以作为化妆品中的颜料添加剂。
此外,二氧化钛还具有抗菌性,可以抑制细菌、病毒等微生物的生长和繁殖,保护皮肤健康。
二氧化钛详细资料大全
二氧化钛详细资料大全二氧化钛(化学式:TiO2,白色固体或粉末状的两性氧化物,分子量:79.9,是一种白色无机颜料,具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。
钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。
广泛套用于涂料、塑胶、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
它的熔点很高,也被用来制造耐火玻璃,釉料,珐瑯、陶土、耐高温的实验器皿等。
同时,二氧化钛有较好的紫外线掩蔽作用,常作为防晒剂掺入纺织纤维中,超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。
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。
二氧化钛一般分锐钛矿型(Anatase,简称A型)和金红石型(Rutile,简称R型)。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,二氧化钛在2B类致癌物清单中。
基本介绍•中文名:二氧化钛•外文名:Titanium Dioxide•中文别名:钛白粉,钛糖,钛白•CAS NO:13463-67-7•EINECS:236-675-5•分子量:79.9•分子式:TiO2•主要晶型:金红石型、锐钛型•摩尔质量:79.8658 g·mol-1•折射率:2.76~2.55•莫氏硬度:6-7、5.5-6•电容率:114~31•线膨胀系数:25/℃•热导率:1.809~10.3•吸油度:16~48、18~30•溶解性:溶于热浓硫酸、盐酸、硝酸。
•性能:半导体物理性质,化学性质,表面性质,制备方法,防晒机理,套用领域,工业套用,食品套用,环境保护,防晒化妆品,分级,性能,安全信息,风险术语,安全术语,计算化学数据,物理性质相对密度:在常用的白色颜料中,二氧化钛的相对密度最小,同等质量的白色颜料中,二氧化钛的表面积最大,颜料体积最高。
纳米二氧化钛制备综述
二氧化钛的制备综述一.前言纳米材料是20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的一类新型材料。
纳米二氧化钛是其中最重要的一类无机功能材料之一。
二氧化钛俗称钛白粉,为无机物.它的特性有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发。
它有三种晶型:板钛矿、锐钛矿和金红石型,其中金红石和锐钛矿应用较广。
常规TiO2纳米化后,除了具有一般纳米粒子所特有的量子尺寸效应和表面效应等的特性外,还具有高光催化效应、强紫外线屏蔽能力以及能产生奇特颜色效应等许多特殊性能,纳米二氧化钛在催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、塑料薄膜制品、水处理、精细陶瓷、生态陶瓷、气敏传感元件等领域具有广泛的用途。
由于其独特的性能和广泛的用途,其制备及应用研究受到世界各国的高度重视。
二.主题纳米Ti02的制备方法1溶胶-凝胶法(Sol-Gel)溶胶-凝胶法是80年代兴起的一种制备纳米材料的湿化学方法,以钛醇盐Ti(OR)4(R=-C2H5-C3H7-C4H9)为原料,将其溶于乙醇、丙醇和丁醇等溶剂中形成均相溶液,使钛醇盐在分子均匀的水平上进行水解反应,同时发生失水与失醇的缩聚反应,生成物聚集成lnm左右的粒子并形成溶胶,经陈化形成三维网络的凝胶,干燥除去残余水分、有机基团和有机溶剂得到干凝胶,经研磨、煅烧最终得到纳米级Ti02.根据H2O/钛醇盐摩尔比的不同。
可大致分为两种制备方法:粒子凝胶法和聚合凝胶法.2液相沉淀法.液相沉淀法一般以TiCl4或取Ti(SO4)2等无机钛盐为原料,将(NH4)2SO4、NH3·H2O和(NH4)2CO3或NaOH等碱性物质加入到钛盐溶液中,生成无定形的Ti(OH)4沉淀.将沉淀过滤、洗涤、干燥,经600℃左右煅烧得到锐钛矿型纳米TiO2,或在800℃以上煅烧得到金红石型纳米TiO2粉体.也可将硫酸法钛白生产的中间产品硫酸氧钛(TiOS04)作为原料.以尿素等弱碱为主沉淀剂宿主,或用TiOS04·2H2O或Ti(SO4)2·4H2O为原料,以氨为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备纳米TiO2粉体.或将硫酸法生产钛白粉的半成品水合TiO2洗净后,加硫酸溶解形成TiOSO4水溶液,再加碱中和水解,将生成的产物煅烧得到纳米TiO23.钛醇盐水解法醇盐水解沉淀法与上述的溶胶·凝胶法一样,也是利用钛醇盐的水解和缩聚反应,不同的是它只是通过醇盐水解、均相成核与生长等过程在液相中生成沉淀产物,再经过液固分离、干燥和煅烧等工序,制备TiO2.其反应如下:水解:Ti(OR)4+nH2O→Ti(OR)(4-n)+nROH缩聚:Ti(OR)(4-n)(OH)n→[Ti(OR)(4-n)(OH)n-1]2+H2Hague等用H2O:Ti(OC3H7)4摩尔比为165:1,以控制水解法制备纳米氧化钛粉体,他们认为生成粉体的结晶状态和醇与水的摩尔比有关系,即水解反应是一个可逆反应,当水与醇的摩尔比大于或等于20时产物会呈晶体结构.高濂等利用控制钛酸丁酯水解的方法,通过改善沉淀物的过滤洗涤工艺,有效地避免了粒子的团聚,制备了纳米级的TiO2粉体;李大成等为解决钛醇盐的供应和储运问题,开发了从合成钛醇盐到醇盐水解制备TiO2粉体的成套工艺,以来源广泛、易于获得和再生的乙醇为原料,先将精制的TiCl4酯化合成钛乙醇盐,再将钛乙醇水解制备TiO2.4.热合成法水热合成法制备纳米材料的技术始于1982年.水热法由于原料易得,反应过程可控等特点而成为了最有应用前景的方法之—.其基本方法是:在特制的密闭反应容器(高压釜)里,采用水溶液作为反应介质,通过高温高压将反应体系加热至临界温度.使前驱物在水热介质中溶解,进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒,卸压后经洗涤,干燥即可得到纳米级TiO2粉体.目前,利用水热法制备纳米颗粒的方法按反应原理可以分为如下几种类型:水热氧化法、水热沉淀法、水热合成法、水热分解法、水热晶化法.水热法制备粉体常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱体,第一步是制备钛的氢氧化物凝胶,反应有四氯化钛与氨水体系和钛醇盐与水体系.第二步是将凝胶转入高压釜内。
二氧化钛化学结构式-概述说明以及解释
二氧化钛化学结构式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述二氧化钛,化学式为TiO2,是一种常见而重要的无机化合物。
它具有多种晶体结构,常见的有金红石型和锐钛型。
二氧化钛具有广泛的应用领域,包括光催化、光电子学、电化学、环境净化等。
它具有诸多优异的性质,如高光催化活性、优异的光电转换性能以及良好的化学稳定性,因此受到了广泛的研究和应用关注。
在本文中,我们将重点探讨二氧化钛的化学结构以及与之相关的物理性质和化学性质。
首先,我们将介绍二氧化钛的化学结构,包括它的晶体结构和分子结构,以及可能存在的缺陷。
其次,我们将深入探讨二氧化钛的物理性质,包括光催化活性、热稳定性和电学性能等。
最后,我们将介绍二氧化钛的化学性质,如与不同化合物的反应性和其它化学性质。
通过对二氧化钛的综合研究,我们可以更好地理解其在各个领域的应用潜力,从而为其在环境净化、能源转换和催化反应等方面的应用提供更加有效的指导。
同时我们也将探讨当前存在的问题和挑战,并提出进一步研究的方向和可能的解决方案。
综上所述,本文将通过对二氧化钛的化学结构、物理性质和化学性质进行系统的探讨,旨在为读者提供关于二氧化钛的全面了解,并对其未来的研究和应用方向提供参考。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行讨论:引言、正文和结论。
引言部分将首先概述研究的背景和重要性,介绍二氧化钛的基本特性,并说明本文的目的和意义。
接着,将介绍本文的整体结构,包括各个章节的内容和主要观点。
正文部分将分为三个小节进行研究。
首先,将详细探讨二氧化钛的化学结构,包括原子组成、晶格结构以及电子排布等方面的内容。
其次,将介绍二氧化钛的物理性质,如密度、熔点、折射率等,并探讨其与化学结构之间的关系。
最后,将探讨二氧化钛的化学性质,包括其与其他物质的反应性和催化性能等方面的内容。
结论部分将对二氧化钛的化学结构进行总结,并分析其在不同领域的应用前景。
同时,将提出进一步研究的方向,指出目前存在的问题和挑战,并提出可能的解决方法和研究方向。
二氧化钛的溶解度
二氧化钛的溶解度1. 引言二氧化钛(TiO2)是一种常见的无机化合物,广泛应用于许多领域,如光催化、电子学、光电池等。
了解其溶解度对于理解其在不同环境中的行为至关重要。
本文将探讨二氧化钛的溶解度及其影响因素,并介绍一些常见的溶解度测定方法。
2. 二氧化钛的溶解性质二氧化钛在水中具有较低的溶解度,通常为纳克级别。
其溶解度受多种因素影响,包括pH值、温度、离子强度等。
2.1 pH值对二氧化钛溶解度的影响pH值是指溶液中氢离子(H+)浓度的负对数。
在酸性条件下,H+离子浓度较高,会与二氧化钛表面上的氢氧根离子(OH-)发生竞争吸附作用,抑制二氧化钛的溶解。
而在碱性条件下,OH-离子浓度较高,有助于促进二氧化钛的溶解。
因此,二氧化钛的溶解度在不同pH值下会有显著差异。
2.2 温度对二氧化钛溶解度的影响温度是影响溶解度的重要因素之一。
一般来说,温度升高会使溶质分子动能增加,溶解度也随之增大。
对于二氧化钛而言,随着温度升高,其晶体结构中的键长和键角发生变化,导致晶格缺陷增多,从而促进了其在水中的溶解。
2.3 离子强度对二氧化钛溶解度的影响离子强度是指溶液中各种离子浓度的总和。
高离子强度会导致电双层厚度减小,从而减少了二氧化钛表面上氢氧根离子(OH-)与水分子结合的机会,抑制了二氧化钛的溶解。
因此,在高盐浓度条件下,二氧化钛的溶解度通常较低。
3. 二氧化钛溶解度测定方法为了准确测定二氧化钛的溶解度,科学家们开发了多种测定方法。
以下是其中一些常见的方法:3.1 饱和溶解度法饱和溶解度法是最常用的测定二氧化钛溶解度的方法之一。
实验中,将一定量的二氧化钛加入到已知体积的溶液中,并充分搅拌使其达到饱和状态。
然后通过过滤或离心等方法分离出未溶解的二氧化钛颗粒,并测量过滤液中二氧化钛浓度,从而计算出其溶解度。
3.2 pH漂移法pH漂移法是一种利用pH值变化来间接测定二氧化钛溶解度的方法。
实验中,将一定量的二氧化钛加入到已知体积和pH值的缓冲溶液中,并随时间监测pH值的变化。
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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纳米二氧化钛综述
摘要:纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质,高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性,且完全可以与食品接触,目前已广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、防晒霜、食品包装材料、航天工业等众多领域。
在环境、信息、材料、能源、医疗与卫生中的有广阔的前景使纳米氧化钛进一步成为科学家研
究的焦点。
关键词:污水净化太阳能电池抗紫外线
1.纳米氧化钛可作太阳能电池原料
目前,能源消耗主要来自于化石燃料,由于化石燃料储量有限以及所带来的环境污染问题,人们开始把目光投向环境友好、可再生的能源中,太阳能是未来最有希望的能源之一。
而纳米氧化钛是制备太阳能电池的理想材料。
原理光催化反应基本途径当能量大于TiO2禁带宽度的光照射半导体时,光激发电子跃迁到导带,形成导带电子(矿),同时在价带留下空穴(矿)。
由于半导体能带的不连续性,电子和空穴的寿命较长,它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动,与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应,或者被表面晶格缺陷俘获。
空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。
空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH或H2O发生作用生成HO·。
HO·是一种活性很高的粒子,能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化,通常认为是光
催化反应体系中主要的氧化剂。
光生电子也能够与O2发生作用生成HO2·和O2-·等活性氧类,这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。
HO·能与电子给体作用,将之氧化,矿能够与电子受体作用将之还原,同时h+也能够直接与有机物作用将之氧化:
光催化反应的量子效率低(理论上不会超过20%)是其难以实用化的最为关键因素之一。
2.防紫外线功能
纳米氧化钛(T25)既能吸收紫外线,又能反射、散射紫外线,还能透过可见光,是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。
纳米氧化钛的抗紫外线机理:
按照波长的不同,紫外线分为短波区190~280 nm、中波区280~320 nm、长波区320~400nm。
短波区紫外线能量最高,但在经过离臭氧层时被阻挡,因此,对人体伤害的一般是中波区和长波区紫外线。
纳米氧化钛(同VK-T25)的强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性。
其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关:当粒径较大时,对紫外线的阻隔是以反射、散射为主,且对中波区和长波区紫外线均有效。
防晒机理是简单的遮盖,属一般的物理防晒,防晒能力较弱;随着粒径的减小,光线能透过纳米二氧化钛的粒子面,对长波区紫外线的反射、散射性不明显,而对中波区紫外线的
吸收性明显增强。
其防晒机理是吸收紫外线,主要吸收中波区紫外线。
由此可见, 纳米氧化钛对不同波长紫外线的防晒机理不一样,对长波区紫外线的阻隔以散射为主,对中波区紫外线的阻隔以吸
收为主。
纳米氧化钛在不同波长区均表现出优异的吸收性能,与其他有机防晒剂相比,纳米二氧化钛具有无毒、性能稳定、效果好等特点。
利用纳米TiO2的透明性和紫外线吸收能力还可用作食品包装膜、油墨、涂料、纺织制品和塑料填充剂,可以替代有机紫外线吸收剂,用于涂料中可提高涂料耐老化能力。
3光催化功能
二氧化钛具有粒子团聚少、化学活性高,粒径分布窄、形貌均一等特性,具有很强的光催化性能,已广泛应用于环保中。
(1)气体净化
环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。
室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。
纳米二氧化钛通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质分解氧化,从而使空气中这些物质的浓度降低,减轻或消除环境不适感。
另外,TiO2在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用,因此,纳米二氧化钛能净化空气,具有除臭功能。
(2)对有机废水的处理,效果十分理想。
纳米二氧化钛复合材料对有机废水的处理,效果十分理想。
以TiO2为光催化剂,在光照的条件下,可使水中的烃类、卤代物、羧酸等发生氧化-还原反应,并逐步降解,最终完全氧化为环境友好的CO2和H2O等无害物质。
杭州万景新材料有限公司采用新型纳米二氧化钛载银复合催化剂,对印染和精炼废水生化处理后的出水进行深度处理,光照120min后,印染和精炼废水的CODcr
去除率分别为75.3%和83.4%。
经研究表明,在太阳光照射下用多孔纳米TiO2薄膜处理水溶液中的敌敌畏有很好的效果。
除此之外,纳米二氧化钛还可有效地用于含CN—的工业废水的光催化降解。
(3)处理无机污水
除有机物外,许多无机物在TiO2表面也具有光学活性,例如无机污水中的Cr6+接触到TiO2催化剂表面时,能够捕获表面的光生电子而发生还原反应,使高价有毒的Cr6+降解为毒性较低或无毒的Cr3+,从而起到净化污水的作用;一些重金属离子如Pt4+,Hg2+,Au3+等,在催化剂表面也能够捕获电子而发生还原沉淀反应,可回收污水的无机重金属离子。
4.防雾及自清洁功能
TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性,因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜,即使空气中的水分或者水蒸气凝结,冷凝水也不会形成单个水滴,而是形成水
膜均匀地铺展在表面,所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过,在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜,这样就不会形成分散视线的水滴,使得后视镜表面保持原有的光亮,提高行车的安全性。
纳米二氧化钛(同TG01)具有很强的“超亲水性”,在它的表面不易形成水珠,而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层,利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和H2O,同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净,从而实现自清洁功能。
日本东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖,这种新产品的表面上有一薄层纳米二氧化钛,任何粘污在表面上的物质,包括油污、细菌在光的照射下,由于纳米二氧化钛的催化作用,可以使这些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。
纳米TiO2
光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。
5.杀菌功能
在紫外线作用下,以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞,而且随着超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多,TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高;用TiO2光催化氧化深度处理自来水,可大大减少水中的细菌数,饮用后无致突变作用,达到安全饮用水的标准。
在涂料中添加纳米二氧化钛(TG01)可
以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料,可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所,可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌,防止感染。
因此,纳米纳米二氧化钛(TG01)能净化空气,具有除臭功能。
纳米二氧化钛的抗菌原理:
纳米二氧化钛在光催化作用下使细菌分解而达到抗菌效果的。
由于纳米二氧化钛的电子结构特点为一个满 TiO2的价带和一个空的导带 ,在水和空气的体系中 , 纳米二氧化钛在阳光尤其是在紫外线的照射下 ,当电子能量达到或超过其带隙能时 ,电子就可从价带激发到导带 ,同时在价带产生相应的空穴 ,即生成电子、空穴对 ,在电场的作用下 ,电子与空穴发生分离 ,迁移到粒子表面的不同位置 ,发生一系列反应 :
TiO2 + hν e —— + h
H2O + h——·OH+ H
O2 +e——O2 ·
O2 ·+ H——HO2·
2HO2· —— O2 + H2O2
H2O2 +O2 · ——·OH+OH +O2
吸附溶解在 TiO2 表面的氧俘获电子形成O2 ·, 生成的超氧化物阴离子自由基与多数有机物反应(氧化) ,同时能与细菌内的有机物反应 ,生成 CO2和 H2O;而空穴则将吸附在 TiO2 表面的 OH 和H2O氧化成·OH,·OH 有很强的氧化能力 ,攻击有机物
的不饱和键或抽取 H原子产生新自由基 ,激发链式反应 ,最终
致使细菌分解。
TiO2 的杀菌作用在于它的量子尺寸效应 ,虽然钛白粉(普通TiO2)也有光催化作用 ,也能够产生电子、空穴对 ,但其到达材料表面的时间在微秒级以上 ,极易发生复合 ,很难发挥抗菌效果,而达到纳米级分散程度的 TiO2 ,受光激发的电子、空穴从体内迁移到表面 ,只需纳秒、皮秒、甚至飞秒的时间 ,光生电子与空穴的复合则在纳秒量级 ,能很快迁移到表面 ,攻击细菌有机体 ,
起到相应的抗菌作用。
纳米氧化钛已在我们的生活起重要作用,随着科技的发展相信二氧化钛又望在能源紧张环境污染等众多领域给我们带来更多惊喜。
参考文献:
王鹏.长期光热稳定的染料敏化太阳电池中国基础科学•研究进展
陈炜,孙晓丹,李恒德等. 世界科技研究与发展
李娟红, 雷闫盈, 王小刚. 半导体TiO2纳米微粒膜光催化杀菌机理与性能的研究,材料工程,2006。