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新型无机材料介绍 梁俊发 纳米材料 纳米技术是20世纪80年代末期诞生并正式崛起的新科技，它的基本含义是在纳米尺寸（10-9~10-7）范围内认识和改造自然，直接操作和安排原子、分子创造新的物质。 纳米材料 纳米材料 硅单晶原子纳米扫描隧道显微镜影象. 纳米材料特点： 粒子尺度小 有效面积大 这些特点使得纳米材料具有特殊的小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应。 一、纳米TiO2 纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。 一、纳米TiO2 纳米TiO2的分类 一 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。 二 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。 三按照外观来分：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。 一、纳米TiO2 纳米二氧化钛 一、纳米TiO2 一、纳米TiO2的基本应用 纳米TiO2 是一种非常重要的无极功能材料，具有抗紫外线、抗菌、抗老化功效等，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、精细陶瓷等领域 一、纳米TiO2的基本应用 1. 紫外线屏蔽材料 超细微TiO2以其优异的屏蔽作用、透明性以及无毒特点，使之成为紫外线屏蔽的理想材料。 一、纳米TiO2的基本应用 纳米二氧化钛的抗紫外线机理 ： 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 ，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主； 随着二氧化钛粒径的变小，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 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。 一、纳米TiO2的基本应用 例子1：在防晒霜中加入0.5%~1% TiO2便可充分屏蔽紫外线，适当提高其中的含量，可以提高防晒系数 一、纳米TiO2的基本应用 例子2： 紫外线（包括食品冷冻厨中日灯光发出的紫外线）会使 肉类食品自动氧化变色，还会破坏食品中的维生素和芳香化合物，从而降低食品营养价值； 用添加适量超微细的二氧化钛的透明塑料包装材料包装食品，比用添加有机紫外线吸收剂制造的塑料薄膜有明显的优越性。 一、纳米TiO2的基本应用 2. 颜色效应颜料 在汽车行业中，超细微二氧化钛添加在轿车用的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的颜色效应，从而是传统上流行的各色汽车面漆大增光辉，深受汽车配色专家的偏爱。 一、纳米TiO2的基本应用 3. 环境保护中的应用： 作为空气净化材料.TiO2光催化剂能有效地分解室内外的有机污染物，氧化取出大气中的氮氧化物、硫化物，以及各类臭氧等。 一、纳米TiO2的基本应用 4. 光电转化中的应用： 纳米TiO2的 由于具有光稳定、无毒而成为至今研究光电太阳能转化电池中最普遍的材料；如具有量子效应的CdS敏化多孔多晶纳米TiO2制作的电极，其光电转化率达到6%。 二、纳米TiO2的制备 纳米TiO2的制备方法很多，常见的有： 气象法 液相法 二、纳米TiO2的制备 目前合成纳米二氧化钛的方法很多，但基本上可以归纳为物理法和化学法。 A：物理法 （机械粉碎发）；对粉碎设备要求很高。 二、纳米TiO2的制备 B 化学法 二、纳米TiO2的制备 PCD法优点是产物的纯度高、晶型结构好、粒度可控；但对设备和技术水平要求也比较高。 CVD法制备的二氧化钛粉体纯度高、分散性好、团聚少、表面活性大。但设备也相对复杂、产物成本高、产物难于收集。 二、纳米TiO2的制备 化学气相法制备纳米二氧化钛主要方法： ⅰ TiCl4气相氢火焰水解法 ⅱ TiCl4气相氧化法 ⅲ 钛醇盐气相水解法 二、纳米TiO2的制备 TiCl4气相氢火焰水解法 原理： 以TiCl4为原料，将TiCl4气体导入高温氢氧火焰中（700~1000℃）进行高温水解制备纳米二氧化钛。 反应式： 二、纳米TiO2的制备 该方法制备的粉体晶相一般是锐钛矿和金红石型的混合型，产品纯度高、粒径小、比表面积大、团聚程度小，主要用于电子材料，催化剂和功能陶瓷等领域。 二、纳米TiO2的制备 ⅱ TiCl4气相氧化法 原理： 以TiCl4为原料，氧气魏氧原，氮气为载气，在高温条件下（900~1400 ℃）TiCl4和O2之间发生均相化学反应，生成二氧化钛前驱体，并通过成核生长为二氧化钛粒子。 二、纳米TiO2的制备 ⅱ TiCl4气相氧化法 化学反应式： 二、纳米TiO2的制备 ⅱ TiCl4气相氧化法 工艺特点： 自动化程度高，可以制