纳米二氧化钛简介

纳米二氧化钛

一、简介

纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外

线的侵害。也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应。

纳米级二氧化钛，亦称钛白粉。物理性质为细小微粒，直径在100纳米以下，产品外

观为白色疏松粉末。具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能，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。

纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。金

红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧

化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。

二、分类

1.按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。

2.按照其表面特性可分为：亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。

3.按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。

三、功能

纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、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，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。

1.、杀菌功能

在光线中紫外线的作用下长久杀菌。实验证明，以0.1mg/cm3浓度的锐钛型纳米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。对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄

球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上；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，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，可净化空气、防止感染、除臭除味。能

够有效杀灭等等有害细菌。

2、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。

纳米二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。

由此可见，纳米二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。

纳米二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。日本资生堂应用10-100nm的纳米二氧化钛作为防晒成分添加于口红、面霜中，其防晒因子可大S PF11-19。

纳米二氧化钛由于粒径小，活性大，既能反射、散射紫外线，又能吸收紫外线，从而

对紫外线有更强的阻隔能力。与同样剂量的一些有机紫外线防护剂相比，VK-T02 纳米二氧化钛在紫外区的吸收峰更高，更可贵的是它还是广谱屏蔽剂，不象有机紫外线防护剂那样

只单一对UVA或UVB有吸收。它还能透过可见光，加入到化妆品使用时皮肤白度自然，不

象颜料级TiO2，不能透过可见光，造成使用者脸上出现不自然的苍白颜色。

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

研究结果发现，在日光或灯光中紫外线的作用下使Ti02激活并生成具有高催化活性

的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等

有机物及部分无机物。能够起到净化室内空气的功能。

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TiO2具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米TiO2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O2，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TiO2，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TiO2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、纳米二氧化钛可作为锂电池、太阳能电池原料

纳米二氧化钛(TA18）添加到锂电池里：

⒈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。

1）纳米二氧化钛能有效降低锂电池的容量衰减，增加锂电池稳定性，提高电化学性能。

2）提高电池材料的首次放电比容量。

3）降低了LiCoO2在充放电过程中的极化，使材料具有更高的放电电压及更平稳的放

电效果。