纳米二氧化钛的制备方法

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
参考文献 [1] 施利毅,李春忠,房鼎业.化工生产与技术
[J].1997,4:1~5. [2] Siegle R W, S. Ramasamy, H.Hahn,
L.Zongquan,L.Ting,R.Gronsky. Journal of Materials Research[J].1988, 3(6):1367~1372. [3] Jang H D,Kim S K.Matherials Re- search Buulletin[J].2001,36(3):627~ 637.
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

1 பைடு நூலகம்备方法 1.1 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。
1.1.1 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。这种方法的自动化程度高,但有二氧化钛 粒子遇冷壁结疤的问题没能很好解决。 1.1.2 真空蒸发 - 冷凝法 此法是在真空反应器中通入惰性气体, 并保持一定的压力,然后对蒸发物质进行真空 加热蒸发,蒸汽被液氮冷凝成超细微粒。 1987 年 Siegles[2]等采用此法成功的合成了纳 米级二氧化钛。此法可以制备出高纯度的纳 米二氧化钛,通过改变压力和温度可以制备 不同尺寸的纳米粒子。
1.2.5 沉淀法 沉淀法一般是以四氯化钛、硫酸氧钛、硫 酸钛为原料,先制成可溶性盐溶液,然后再加 入合适的沉淀剂,在一定温度下进行水解,形 成不溶性的水和氧化物或氢氧化物沉淀,经抽 滤、洗涤、烘干、焙烧即得纳米粒子。丁珂[9] 等以硫酸钛为前驱体,十二烷基苯磺酸钠为分 散剂,氨水为沉淀剂,制备大小约在 20nm 左 右的锐钛矿型纳米二氧化钛。此法简单易于 操作但粒径分布较宽,易引入杂质。 1.2.6 离子液体化学合成法 丁昆仑等[10]利用离子液体实现二氧化钛 纳米晶可控制备,以异丙醇钛为前驱体、1- 丁基 -3- 甲基咪唑四氟硼酸盐为介质,通过 微波加热,在 20 分钟内即得到了尺寸、形貌 可控的锐钛矿二氧化钛纳米晶。该方法简单、 快速,离子液体既作介质,又为结构诱导剂。 该方法可适用于其他金属氧化物纳米晶的可 控合成,在金属氧化物纳米晶的可控合成方
关键词: 纳米 二氧化钛 制备
中图分类号: T Q 1 3
文献标识码: A
文章编号:1672-3791(2008)06(b)-0004-02
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。纳米二氧化钛用于涂料是涂料发展的一 个重大研究方向,它的开发与应用为涂料的 发展注入了新的活力,可利用其各种特殊效 应来提高涂料的多方面性能。目前纳米二氧 化钛的制备方法主要分为液相法和气相法, 固相法应用较少,本文将对其制备方法进行 归类和比较。
微乳液是制备纳米粒子的理想介质, W/O 微乳液是在表面活性剂作用下,水溶液 高度分散在油相中形成的热力学稳定系统。 油水界面上表面活性剂形成有序组合体,水核 被表面活性剂单分子层包围,类似微反应器。 此法的关键是制备稳定的微乳液。微乳液法 具有不需加热、设备简单、操作容易、粒 子可控、所得产品粒径小且分布均匀、易 于实现高纯化等优点。但是,由于使用了大 量的表面活性剂,很难从获得的最后粒子表面 除去这些有机物。D.0.Shah[6]等以非离子 表面活性剂 Triton X-100、水、环己胺、 正己醇、四氯化钛、氨水为原料,在室温采 用微乳液法制备纳米二氧化钛粉体,在不同温 度下煅烧得到不同平均粒径和不同晶型的纳 米二氧化钛粉体。
科技资讯 2008 NO.17 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 纳米二氧化钛的制备方法
高 新 技 术
孙忠月 王兢 龙光斗 李盛彪 ( 华中师范大学化学学院 湖北武汉 4 3 0 0 7 9 )
摘 要: 本文主要介绍了纳米二氧化钛的制备方法, 包括气相法和液相法。比较了不同方法的优缺点, 并对今后研究趋势进行了展望。
1.1.3 四氯化钛氢氧火焰法 将四氯化钛气体通入到氢氧焰中,气相水 解生成纳米二氧化钛粒子。 TiCl4(g)+2H2(g)+O2(g)=TiO2(s)+4HCl (g) 四氯化钛氢氧火焰法制得的纳米二氧化 钛粒子晶型为锐钛矿和金红石的混合型,产品 纯度高分散性好,但此法对温度要求高,同时 反应生成的氯化氢对反应器有一定的腐蚀。 Jang HD[3]等对此法进行了改进,将四 氯化钛气体和氩气导入氢氧火焰中,进行高 温分解合成纳米二氧化钛。 T i C l 4( g ) + 4 H 2( g ) + 2 O 2( g ) = T i O 2( s ) + 4HCl(g)+2HO2 改进后的方法有效的降低了 HCl 的浓 度,减小了对反应器的腐蚀。 1.1.4 气体燃料燃烧法 姜海波等[4]通过研究,开发了一氧化碳 燃烧合成纳米二氧化钛的技术,把计量的 CO 和 O2 在燃烧器内充分燃烧,产生高温富 氧气流与高温四氯化钛蒸气快速混合,反应 产生二氧化钛;反应气体经过夹套冷却后, 由袋滤器收集产物颗粒。采用 CO 气体燃烧 合成纳米二氧化钛技术,利用四氯化钛气相氧 化合成粒度小于100nm 纯金红石或锐钛型和 金红石型混合相的二氧化钛,在反应物中加入 氯化铝作为晶型转化剂时,金红石含量增大。 1.2 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。主要有水解 法、微乳液法、溶胶 - 凝胶法、水热法、 沉淀法、离子液体化学合成法等。 1.2.1 水解法 四氯化钛溶液稀释到一定浓度, 再加入 少量稀硫酸溶液作为添加剂以抑制四氯化钛 溶液的水解,然后在磁力搅拌条件下沸腾回 流,可得到锐钛矿型纳米二氧化钛,反应 方程式如下: T i C l 4+H 2O = T i O C l 2+ 2 H C l TiOCl2+2H2O=TiO(OH) 2+2HCl TiO(OH)2=TiO2+H2O 张萍[5]等人运用水解法,将添加剂由硫酸 改为磷酸二氢钠,即可得到锐钛矿和金红石 混合晶型纳米二氧化钛。 1.2.2 微乳液法
《科技资讯》期刊投稿要求及说明
稿件要求 1、稿件应具有科学性、先进性和实用性,论点明确、论据可靠、数据准确、逻辑严谨、文字通顺。 2、计量单位以国家法定计量单位为准;统计学符号按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写。 3、所有文章标题字数在 20 字以内。 4、参考文献应引自正式出版物,在稿件的正文中依其出现的先后顺序用阿拉伯数字加方括号在段末上角标出。 5、参考文献按引用的先后顺序列于文末。 6、正确使用标点符号,表格设计要合理,推荐使用三线表。 7、图片要清晰,注明图号。
[7] N. Venkatachalam, M.Palanichamy, V. Murugesan.Materials Chemistry and Physics[J].2007,104:454~459.
[8] Sung Woo Oh, Sang-Ho Park, Yang- Kook Sun.Power Sources[J].2006, 161:1314~1318.

科技资讯 S C I E N C E & T E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N
高 新 技 术
科技资讯 2008 NO.17
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
现对粒径、晶型等的控制。但水热法的制 备环境是高温、高压,对设备要求高,操作复 杂,能耗大,因而成本偏高。
[9] 丁珂,田进军,王晟,叶庆国.工业催化[J]. 2004,10(12):30~33.
[10] Kunlun Ding, Zhenjiang Miao, Zhimin Liu.Journal of Americal Chemistry Society[J].2007,129:6362~6363.
面具有潜在的应用前景。
2 结语 综上所述,纳米二氧化钛的制备方法主
要是固相法和液相法,不同的方法各有利弊, 现今的许多制备方法只是停留在实验室阶段 还未具有投入工业生产的能力。一些工业化 生产的工艺还是不能有效解决纳米粒子团聚 的问题。寻找成本低、污染小、操作简单、粉 体粒径分布窄、分散度高的工艺和有效的表 面活性剂是一个需要不断研究和探索的问题。
投稿说明 1、稿件须以电子文档形式发送。如为打印稿,请附软盘,软盘采用 Word 格式。请勿一稿多投。来稿一律不退,
请作者自留底稿。 2、本刊已加入《中国学术期刊( 光盘版) 》、《中文科技期刊数据库》、《万方数据数字化期刊群》等网络媒体,不
愿通过网络媒体发布者,请在来稿中注明。本刊认为不宜在网络媒体发布的稿件,将不予发布。 3、本刊编辑部对来稿有修改权,不愿改动者请事先说明。自收稿之日起 1 个月内未收到用稿通知,作者可自行处理。 4、来稿请注明作者姓名、单位、通讯地址、邮编、联系电话及电子信箱。 5、如有一稿多投、剽窃或抄袭行为者,一切后果由作者本人负责。
1.2.3 溶胶 - 凝胶法 溶胶 - 凝胶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。该法制得的纳米二氧化钛 纯度高,煅烧温度低,反应易控制,副反应少, 工艺操作简单。但原料成本较高,凝胶颗粒之 间烧结性差,干燥时收缩大,易造成纳米二氧 化钛颗粒间的团聚与颗粒分布不均匀。N. Venkatachalam[7]等把异丙醇钛盐、冰醋酸 和水以 1:10:350 的比例在酸性条件下水解, 通过超声波进行缩聚最后得到凝胶,凝胶经 干燥、煅烧得到纳米二氧化钛粒子。 1.2.4 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。 Sung W.O.[8]等在一四氟乙烯衬里的反应釜 中加入 2- 丁氧基乙醇、丁氧基钛酸盐、醋 酸,然后以一定的速度升温,待温度达到 120℃后,恒温 2h。最后经洗涤、干燥,成 功地制得了纳米二氧化钛。试样晶型大多以 锐钛矿型为主。水热法能直接得到结晶良好 的粉体,不需作高温灼烧处理,避免了在 此过程中粉体团聚,通过改变反应条件,可实
[4] 姜海波,李春忠,丛德滋.中国粉体技术[J]. 2 0 0 1 , 7 ( 2 ): 2 8 ~ 3 2 .
[5] 张萍,任蕾,武戈.石家庄学院学报[J]. 2 0 0 7 , 9 ( 6 ): 3 0 ~ 3 2 .
[6] V. Chhabra, V. Pillai, B. K. Mishra, A. Morrone,t and D.0.Shah. Langmuir [J].1995,11(9):3307~3311.
相关文档
最新文档