纳米二氧化钛的作用

1.纳米二氧化钛的作用

a)杀菌功能

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。

b)防紫外线功能

纳米TiO2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。

c)对氟里昂的降解功能

TiO2对于CFCl3的降解具有良好的光催化活性，用TiO2/WO3体系降解CFCl3，在100h内保持催化效率高于99.6%。

2.是否可以用作涂层添加物

人们常采用的防腐措施是在金属表面涂上一层防腐涂层，以防止腐蚀介质与金属基体的直接接触，从而减轻腐蚀纳米材料表面原子数所占的比例大，表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性质，在与其他组份作用时，在两个混合相之间产生很大的作用力，将很大程度地对材料增强增韧所以，以纳米材料作为添加剂制备涂料时，就涂膜本体而言，就像复合材料一样，被显著地增强增韧，纳米材料的加入将改善涂层中颜料和填料的体积填充致密度，减少毛细管作用，提高涂层对腐蚀介质的屏蔽作用；同时，涂料的流变特性及热稳定性也得以改善．比如纳米级二氧化钛粒子常被用作涂料的助剂，用以改善涂料的流变性，提高涂层的附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能。

3.效果如何

纳米材料能够提高涂层的一些性能，但是，必须严格控制其加入量，加量太多，一方面使其更难分散，从而导致其团聚量相对增多，影响其粉体与树脂的结合．另一方面，加量太少，使得没有足够纳米粉体与树脂结合，也将使其性能降低。

4.是否有这样的理论支持

北京化工大学材料科学与工程学院的徐瑞芬等人曾做过方面的研究

a)原材料

抗菌纳米二氧化钛，实验室自制；苯-丙（BC-102）乳液；钛白粉，R-901；煅烧高岭土；立德粉；滑石粉；分散剂；消泡剂；增稠剂；成膜助剂；乙二醇，化学纯；pH 调节剂，AMP-95。

b)实验室制备方法

将水放入容器内，开启高速搅拌机，在低速下依次加入颜料分散剂、部分消泡剂、,AMP-95、成膜助剂，混合均匀后将纳米二氧化钛光催化剂和颜填料用筛慢慢地筛入叶轮搅起的旋涡中。加入颜填料后不久，研磨料渐渐变厚，此时要调节叶轮与调漆桶底的距离，使旋涡成浅盆状。加完颜填料后，提高叶轮转速，研磨至0.5h后测定颜填料研磨细度。当细度合格后，即停止分散。过滤后，在低速下逐渐加入乳液，再加入另一部分消泡剂，调节到适宜pH值，然后用增稠剂溶液调整至适当黏度，搅拌均匀后出料。

5.二氧化钛的性能表征

进行纳米二氧化钛的结构表征通常所用的仪器有X光衍射仪(XRD) 、电子显微镜(包括透射型- TEM和扫描型- SEM) 以及比表面分析仪(BET)等。XRD 技术所能解决的第一个问题是根据谱图中衍射峰的宽度定性判断所检测物质(粉末或薄膜) 的粒径大小,因为同种晶体的粒径大小与其衍射峰的宽度成反比关系,这可用谢乐(Scherrer)公式加以解释, D = 0. 89λ/βcosθ,式中D 为平均粒径,λ为X 光光源波长,β为XRD 谱图中最强衍射峰的半高宽(单位为弧度) ,θ为半衍射角。同时,利用该公式也可估算出所测试

物质的平均粒径。图1为市售二氧化钛- 钛白粉的XRD谱图,它的平均粒径达到了微米级,而图2为作者新近用Sol2gel 法制备出的一种二氧化钛粉末XRD 谱图,其平均粒径约为4nm;再者,二氧化钛共有3 种晶型:锐钛矿[Anatase ,图1和2均为此结构] 、金红石(Rutile) 和板钛矿(Brookite) ,由于它们的稳定性不同,所表现出的一些性质也有较大差异,利用XRD 技术可以区别鉴定这3 种二氧化钛的晶型,即利用XRD 谱图中的各衍射峰的位置,通过仪器附属计算机检索其标准数据库,比较后得出结果。

图1 二氧化钛(锐钛矿型) XRD 谱图

图2纳米二氧化钛的TEM图像(放大6 ×104 倍)