納米材料_作業(yè)

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1、納米二氧化鈦的制備、應(yīng)用及發(fā)展前景前言：納米二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N新型的高性能無(wú)機(jī)材料，已受到了國(guó)內(nèi)外研究人員的關(guān)注。納米二氧化鈦的制備方法多樣，并被廣泛應(yīng)用于催化劑、半導(dǎo)體、傳感材料、電子陶瓷等領(lǐng)域。由于其具有安全、無(wú)毒副作用、性能穩(wěn)定、成本低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用前景廣泛。摘要：木文介紹了納米TiO2的特殊性質(zhì)及它的廣泛用途，并對(duì)納米TiO2的發(fā)展應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。介紹了制備納米二氧化鈦的不同方法，主耍包括氣相法、液相法、固相法。分析了各種制備方法的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用及最新研究進(jìn)展，比較了不同制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：納米TiO2,制備，應(yīng)用，發(fā)展前景。正文：一

2、、納米TiO2的簡(jiǎn)介1.性質(zhì)納米二氧化鈦俗稱納米鈦白粉，顆粒尺寸在1—100納米，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化能力強(qiáng)、無(wú)毒無(wú)害、價(jià)格便宜、催化能力強(qiáng)及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。2.分類①按照晶型可分為:金紅石型納米鈦白粉和銳鈦型納米鈦白粉。②按照其表面特性可分為：親水性納米鈦白粉和親油性納米鈦白粉。③按照外觀來(lái)分：有粉體和液體之分，粉體一般都是白色，液體有白色和半透明狀。3.功能納米TiO2功能的特殊性質(zhì)決定其功能：殺菌功能，防紫外線功能，光催化功能,防霧及自清潔功能，納米二氧化鈦可作為鋰電池、太陽(yáng)能電池原料，納米二氧化鈦用在紡織上可以替代PVA,納米二氧化鈦可用在高檔汽車漆中等。

3、二、納米TiO2的制備方法目前，制備納米TiO2的方法很多，基本上可歸納為物理法和化學(xué)法。物理法乂稱為機(jī)械粉碎法，對(duì)粉碎設(shè)備要求很高；化學(xué)法又可分為氣相法（CVD）、液相法和固相法。1.氣相法制備二氧化鈦1.1物理氣相沉積法(PVD)將化合物、金屈或合金在真空條件下或在惰性氣體中，通過(guò)激光、電弧高頻感應(yīng)、等離子體等方法，使原料氣化或形成等離子體，然后驟冷使之凝聚成微粒，這種方法稱為物理氣相沉積法。該法的特點(diǎn)是，在制備過(guò)程中不伴隨化學(xué)反應(yīng)，所制得的納米二氧化鈦純度高、晶型結(jié)構(gòu)好、粒徑小、分散性好；但對(duì)設(shè)備和技術(shù)要求高，納米粒子回收率低、成本高。1.2化學(xué)氣相沉積法(CV

4、D)CVD法是采用與PVD法相同的加熱源，將含鈦化合物、金屬或合金原料在真空條件下或氮?dú)?、氮?dú)獾榷栊詺怏w中轉(zhuǎn)化成氣相，然后在底物表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，成核生長(zhǎng)得到納米粒子的過(guò)程。121TiCl4氣相氧化法以TiCl,氧氣為原料，氮?dú)饣虻獨(dú)鉃檩d氣，在高溫條件下(900-1400°C),TiCl4與O2發(fā)生均相化學(xué)反應(yīng)，生成氣態(tài)的二氧化鈦，并通過(guò)成核生長(zhǎng)為二氧化鈦粒子，反應(yīng)式如下：TiCU(g)+02(g)=TiO2(g)+2Cl2(g)(1)該工藝的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，可以制備岀優(yōu)質(zhì)的二氧化鈦粉體。缺點(diǎn)是二氧化鈦粒子遇冷結(jié)疤的問(wèn)題較難解決；對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)難度大；在生產(chǎn)過(guò)

5、程中排出有害氣體C12,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。1.2.2TiCb氣相氫氧火焰法以TiCU為原料，將TiCh氣體導(dǎo)入高溫的氫氧火焰中(700-1000°C),進(jìn)行高溫氣相水解制備納米二氧化鈦，反應(yīng)式如下：TiCl4(g)+2H2(g)+02(g)=TiO2(s)+4HCl(g)(2)制備的二氧化鈦一般是銳鈦礦型和金紅石型的混合型。該工藝優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品純度高(99.5%)、粒徑小、比表面積大、分散性好、團(tuán)聚程度小，可用作電子化工材料；制備工藝成熟，生產(chǎn)過(guò)程較短，自動(dòng)化程度高。缺點(diǎn)：反應(yīng)過(guò)程溫度較高，生成HC1使設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對(duì)材質(zhì)要求高；需要精確控制工藝參數(shù)。1.2.3激光誘導(dǎo)法該

6、法采用聚焦脈沖CO?激光輻照TiCl4+體系，制得非晶態(tài)納米Ti02oM.Grujic-Brojcin等以異丙基醇鈦?zhàn)髑膀?qū)體，經(jīng)載氣乙烯通入反應(yīng)器中，用脈沖CO?激光器輻照，與氧氣充分混合反應(yīng)得到TiCh粉末，500°C下鍛燒4h后得到銳鈦礦型粉體。激光誘導(dǎo)法制備的納米TiO2粉末具有粒子大小可控、無(wú)團(tuán)聚、粒徑分布均勻、表面活性好等特點(diǎn)，并容易制備出非晶態(tài)或晶態(tài)的納米微粒；缺點(diǎn)是產(chǎn)率較低、原材料消耗大、激光利用率低、反應(yīng)必須在低壓環(huán)境下進(jìn)行、制備裝置復(fù)雜。1.2.4氣相氧化法該法分為TiCU氣相氧化法和鈦醇鹽氣相氧化法。TiCh氣相氧化法以TG為原料,以2或A?為載氣

7、，以02為氧源，在高溫條件下(900-1400°C)使TiCb和O2反應(yīng)生成納米Ti02;鈦醇鹽氣相氧化法以鈦酸異丙醇酯(TTIP)為反應(yīng)前驅(qū)體，以空氣為載氣，攜帶著TTIP蒸氣由內(nèi)管進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，屮烷和氧氣作為燃料進(jìn)入火焰區(qū)，經(jīng)燃燒產(chǎn)生的能量用來(lái)預(yù)熱空氣和TTIP,并控制反應(yīng)區(qū)的溫度，制得納米TiO2o氣相氧化法的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，可以制備出優(yōu)質(zhì)的TiCh粉體；缺點(diǎn)是TiO2粒子遇冷結(jié)疤的問(wèn)題較難解決，對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)難度大，在生產(chǎn)過(guò)程中排出有害氣體Cb，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。1.2.5鈦醇鹽氣相分解法該工藝以鈦醇鹽為原料,將其加熱氣化，用氮?dú)?、氨氣?/p>