纳米TiO2粉体的制备与表征

专家姓名：彭滨　　类别：纳米材料

前言
纳米二氧化钛粉体技术是近十几年来发展起来的一项新技术，它通常是指颗粒细度在1-100nm之间的超细粉体，有很好的表面效应和体积效应，粒子的表面原子数量与总原子数之比随粒度的变小而急剧增大，以其优异的补强性，光催化特性，广泛用于化妆品、工程塑料、纺织化纤、食品包装、高档油漆、水处理、抗菌陶瓷、环保涂料、催化剂载体，等众多领域。近年来，光催化剂在环境污染物降解中的应用已受到人们的广泛关注，在多种半导体材料中，TiO2具有很好的化学稳定性和光催化特性而被认为是一种很有应用前景的光催化剂。
一、纳米二氧化钛的制备方法
目前，制备纳米二氧化钛粉体的方法大致分为“气相法”和“液相法”两大类，气相法制备的TiO2纳米粉体纯度高，粒度小、单分散性好，但其生产设备复杂，能耗大，成本高的缺点，限制了产品的应用和发展。相比之下液相法具有合成温度低，设备简单生产条件易操作，综合成本低等优点，是目前试验室和工业化研究的热点。

1、以TiCI4为原料高温气相水解反应法
TiCI4+2H2O-----TiO2+HCI
该法采用N2携带TiCI4蒸气，预热后经套管喷嘴的内管进入高温反应器，在氧气环境中于高温下进行反应，经粒子捕集系统生成纳米TiO2粉体。用此方法生产纳米二氧化钛，产品粒度细，单分散性好，但HCI腐蚀性大，反应温度高，生产操作有不易控制。美国的克尔----麦基公司和日本川崎钢铁公司采用此法生产。
2、TiCI4加碱中和法
以氯化法钛白粉厂的精制TiCI4为原料，将其稀释到一定的浓度，加入碱性溶液进行酸碱中和水解，所得二氧化钛经水洗涤，干燥和煅烧热处理即得纳米TiO2。英国的TiOxide公司日本石原产业公司，帝国化工公司，冈村制油公司，美国克朗诺斯公司，芬兰的凯米拉公司采用此方法生产，该法缺点主要存在TiCI4精制难，二氧化钛粉体的的化学纯度低，产品粒度难以控制等问题。
二、以偏钛酸为原料制备纳米TiO2粉体
本工艺采用偏钛酸为原料，先制备出具有高纯度，高分散性的水合TiO2前躯体，经加热处理得到锐钛型和金红石型纳米二氧化钛粉体。
1、制备过程
将偏钛酸和盐酸按一定的比例混合，放入反应器中加热恒温回流水解，生成二氯氧钛，加入氨水调到中性生成二氧化钛混合体，反应机理为：
TiOCI2+3H2O------Ti（HO）4+2HCI
TiO2前躯体经600度热处理得到锐钛型纳米二氧化钛，通过透视电镜（TEM）检测粒径为20nm
三、结论
偏钛酸的沉淀与一般盐类不同，只有在稀释或加热情况下它才能水解而析出沉淀，在酸度很高时，经长时间的沸煮会析出沉淀，总之，以钛白粉厂的中间产物偏钛酸为原料，工业氨水为沉淀剂，工业化生产纳米TiO2粉体具有收率高、工艺路线可控、原料易得、反应温度低，产品综合成本低等特点。

南京：21004

Emai1--shandongpengbin@sohu.com

发表时间：2008-11-29

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