納米二氧化鈦

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1、納米二氧化鈦的研究現狀、應用及展望姓名：馬苓化工學院學號：2011207366摘要:綜述了納米二氧化鈦的特性及其制備方法，液相法、氣相法等。概述了納米二氧化鈦的表面改性，介紹了納米二氧化鈦在各個領域的應用，最后對其發(fā)展前景進行了展望。關鍵詞：納米二氧化鈦，制備，表面改性，應用1.前言納米科技是二十世紀80年代興起的高新技術,并將是二十一世紀高新技術的龍頭,它一問世就顯示出在科學技術領域的重要地位,納米材料的制備、結構、性能[1]及應用的研究已經成為人們共同關注的前沿課題。二氧化鈦，俗稱鈦白，粘附力強,不易起化學變化,并且無毒。它的熔點很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，陶土，

2、耐高溫的實驗器皿等。納米TiO2具有化學性能穩(wěn)定,常溫下幾乎不與其它化合物反應,不溶于水、稀酸,微溶于堿和熱硝酸,且具有生物惰性。納米TiO2是一種典型半導體料,納米TiO2在光電和化學性質等方而有許多優(yōu)異性能，能夠把光能轉化為電能和化學能，使在通常情況下難于實現或不能實現的反應(水的分解)能夠在溫和的條件下(不需要高溫高壓)順利的進行。納米TiO2[2]具有獨特的光催化性，優(yōu)異的顏色效應以及紫外線屏蔽等功能，在能源，環(huán)保，建材，醫(yī)療衛(wèi)生等領域有重要應用前景，是一種重要的功能材料。納米級半導體催化氧化作為一項新興的現代污水處理技術,具有速度快，設備簡單，操作方便,處理效果

3、好，無2次污染，殺菌作用強,應用前景廣闊。對低濃度污染物及氣相污染物液也有很好的去除效果，且催化材料易得，運行成本低，是一項很有前途的污染治理技術，近年來受到廣泛關注。隨著納米二氧化鈦技術的發(fā)展，其應用領域更加廣泛。2.研究現狀2.1納米二氧化鈦的制備制備納米TiO2的方法很多,歸納起來主要有:液相法、氣相法、機械粉碎法[3]、電化學法等。其中,氣相法和液相法各有優(yōu)缺點，氣相法所制得的納米Ti02粉體粒度小，單分散性好，但工藝復雜、成本高。液相法制備納米TiO2具有設備簡單、易操作、成本低等優(yōu)點，但容易發(fā)生團聚，形貌不容易控制。2.1.1液相法液相法是選擇可溶于水或有機溶

4、劑的金屬鹽類,使金屬鹽溶解,9并以離子或分子狀態(tài)混合均勻,再選擇一種合適的沉淀劑或采用蒸發(fā)、結晶、升華、水解等過程,將金屬離子均勻沉淀或結晶出來,再經過脫水或熱分解制得粉體。它又可分為膠溶法、溶膠—凝膠法、醇鹽水解法、沉淀法等。2.1.2氣相法氣相法是使用金屬鈦的鹵化物、金屬有機鈦化合物等在加熱下?lián)]發(fā),經氣相反應使生成物TiO2沉淀出來。它又可分為物理氣相沉積法(PVD)、化學氣相沉積法(CVD)、激光誘導與化學氣相沉積法(LICVD)。2.1.3固相法該法用固態(tài)物料熱分解或固一固反應進行的。它包括氧化還原法、熱解法和反應法。比較常用的是用偏鈦酸熱解法制備納米TiO2。該

5、法工藝簡單,操作易行,可批量生產,但制得的納米TiO2粒徑分布較寬。2.2納米二氧化鈦表面改性劑的研究現狀納米TiO2的表面改性就是利用一定的化學物質通過一定的工藝方法使其與納米TiO2表面上的羥基發(fā)生反應，消除或減少表面醇羥基的量，接枝或包覆其他化學物質，使產品由親水變?yōu)槭杷?，以達到改變表面性質的目的。納米TiO2按表面改性劑分為無機改性和有機改性。無機表面改性包括無機化合物包覆、離子摻雜、金屬沉積、強酸修飾。納米TiO2經無機表面改性后，表面呈親水性，適合在極性體系中應用。但加入到塑料、橡膠、化纖、化妝品等有機體系中就不易分散，不能發(fā)揮納米TiO2的特殊性能。為使它在

6、有機體系中有較好的相容性與分散性，需要進行有機表面改性。有機表面改性方法的優(yōu)點是表面改性不會對顆粒的晶型和制備過程產生影響，改性后的納米粒子分散性好，不易團聚。該方法主要包括偶聯(lián)劑法、表面活性劑法、聚合物包覆法、光敏化劑法[4]等。納米粒子改性的實施手段，也可稱為納米二氧化鈦表面改性的物理方法，主要分為機械力分散法、超聲波分散法、高能處理法等。3.應用3.1基于半導體性質和電學特性的應用領域TiO2是一種多功能性的化工材料，基于其電磁和半導體性能[5]，在電子工業(yè)中有廣泛應用，基于其介電性制造高檔溫度補償陶瓷電容器以及熱敏、溫敏、光敏、壓敏、氣敏、濕敏等敏感元件。TiO2

7、氣敏元件可用來檢測多種氣體,包括H2、CO等可燃性氣體和O2。TiO2氣敏元件可用作汽車尾氣傳感器,通過測定汽車尾氣中O2含量9,可以控制和減少汽車尾氣中的CO和NOx的污染[6],同時提高汽車發(fā)動機效率。TiO2氧敏元件還可用在鍋爐、金屬熱處理爐、無機材料[7]燒結爐中，測定燃燒排氣中的O2含量,可以提高燃燒效率和防止大氣污染。還可用于熔煉金屬時控制氣氛中的O2含量。3.2基于紫外屏蔽特性和可見光透明性的應用領域納米TiO2，無毒、無味，對皮膚無刺激，無致癌危險性，使用安全可靠；對UVA[8]和UVB都有很好的屏蔽作用，且可