典型无机纳米材料制备.ppt

液相法生产的纳米钛白粉,其优点是原料来源广泛、成本低、设备简单、便于大规模生产。 是液相法易造成物料局部浓度过高、粒子大小、形状不均,而且由于超细钛白粉粒子细小,比表面积大,表面能高,干燥和锻烧过程易引起粒子间的团聚,特别是硬团聚,使产品的分散性变差,影响产品的使用效果和应用范围。 对此,可以引用均相沉淀,微乳和高温水热技术来控制粒径的大小和粒度的分布,还可以引入冷冻干燥,共沸蒸馏和表面处理等技术来减少颗粒之间的团聚。 由于纳米TiO2 的独特性能, 已经成为国内外材料科学界的研究开发热点。在纳米TiO2的制备和应用过程中, 以下一些问题还有待于深入研究。 ( 1) 完善纳米TiO2的制备工艺, 研究制备工艺的工程放大。 ( 2) 开发廉价原料如TiOSO4 , Ti(SO4)2, TiCl 4等可产业化的纳米TiO2 制备的工艺及设备。 ( 3) 研究纳米TiO2 颗粒有效的单分散方法。活性。 ( 4) 提高纳米TiO2颗粒的光催化效率及污水处理中的利用率。 　纳米TiO2 的应用 由于纳米TiO2的粒径小, 表面分子比例高, 比表面积、表面能及表面结合力大, 表面活性中心多, 催化效率高, 且纳米TiO2对环境无二次污染, 在污水净化、抗菌杀菌等方面具有十分广阔的应用前景。现已发现纳米TiO2能处理80 多种有毒化合物, 包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、防腐剂、染料及油污等，纳米TiO2对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄糖菌、沙门氏菌、芽枝菌和曲霉菌等具有很强的杀菌能力。 　1989 年, 通用汽车公司Donald Beck 研究用纳米TiO2去除汽车废气( 含硫化氢) 中的硫, 表明纳米T iO2 在500℃经7h 后从模拟废气中除去的总硫量比用通常T iO2 除去量约高5 倍。而且纳米TiO2 至少可以经历12 次的反复使用而保持光分解效率基本不变, 连续580min 光照下保持其光化学活性。 日本名古屋工业技术研究所采用多孔性硅胶中的微孔作为TiO2 纳米粒子的载体, 生产出比表面积高于450m2/g 的适用于染色废水脱色处理的TiO2光催化剂, 并已工业化。但该法中TiO2与多孔性硅胶间需用粘结剂, 常使TiO2降低部分光催化活性 在化妆品方面的应用 　　纳米TiO2 无毒、无味, 不分解、不变质, 吸收紫外线能力强, 对长波 320～400nm) 和中波( 280～320nm) 均有屏蔽作用, 且纳米TiO2 自身为白色, 可以随意着色, 在防晒霜、粉底霜、口红、防晒摩丝等化妆品中得到广泛应用。在化妆品中添加的纳米T iO2 , 金红石型优于锐钛型。而且纳米T iO2 的粒径对紫外线的吸收能力和遮盖力影响很大, 一般以30～50nm 粒径为最佳 在光电转化方面的应用 　　将纳米TiO2 制成覆盖于染料薄膜的半导体纳米TiO2多孔膜作为太阳能电池的工作电极, 由染料承担吸收光和给出电荷的作用, 半导体纳米TiO2多孔膜则承担支撑染料、接受激发态染料给出的电荷和传导电荷的作用, 它涉及的是半导体的多数载流子, 晶体缺陷可降低电子与空穴的复合几率, 大大提高光电转换效率和稳定性。这种新型结构的太阳能电池工作时没有净变化, 只是将太阳能转换成电能, 因此, 该光电转换体系有利于提高太阳能的效率, 具有重大的应用价值 。 　在气敏传感器、湿度传感器、PTC 元件方面的应用 　　纳米TiO2的电学性能随周围气体组成而改变,当外界环境发生变化时, 会迅速引起表面或界面离子价态和电子运输的变化。利用这种性质可进行气体成分监测和定量测定, 如纳米TiO2 酒精气体传感器和纳米TiO2湿度传感器。纳米TiO2 传感器具有响应速度快、灵敏度高、选择性好等特点。另外, 纳米TiO2是制造PTC 元件所用固相复合铁电材料BaT iO3 的关键原料。 在调色剂方面的应用 　　纳米TiO2具有随角变色特性, 利用纳米TiO2 与纳米 TiO2的性能、应用及制备方法云母珠光颜料复合制成汽车等金属闪光面漆, 所形成的涂层, 在照光区呈现出一种多黄色亮点, 而在侧光区则呈现与蓝色相似的乳光, 并能增加金属面漆颜色的饱合度和视角闪色性。纳米TiO2的颜色随粒径变化, 粒径越小, 颜色越深。因此, 在制备印刷油墨时,可以通过添加不同粒径的纳米颗粒来调节油墨的颜色。 在陶瓷方面应用 　　1987 年美国和西德同时报道, 成功制备了具有清洁界面的陶瓷二氧化钛[ 18] 。在陶瓷中添加纳米TiO2,可以使陶瓷具有更好的形变性和断裂韧性, 大大提高陶瓷的强度, 而且它的应变率随晶粒尺寸减小而增大。同时, 用纳米TiO2粉末制作的纳米陶瓷, 在较低的温度条件下即可获得致密的烧结体, 可以大大提高功能陶瓷的性能, 降低烧结温度 利用纳米TiO2 的光催化