納米TiO2粉體的制備與表征

專家姓名：彭濱　　類別：納米材料

前言
納米二氧化鈦粉體技術是近十幾年來發(fā)展起來的一項新技術，它通常是指顆粒細度在1-100nm之間的超細粉體，有很好的表面效應和體積效應，粒子的表面原子數(shù)量與總原子數(shù)之比隨粒度的變小而急劇增大，以其優(yōu)異的補強性，光催化特性，廣泛用于化妝品、工程塑料、紡織化纖、食品包裝、高檔油漆、水處理、抗菌陶瓷、環(huán)保涂料、催化劑載體，等眾多領域。近年來，光催化劑在環(huán)境污染物降解中的應用已受到人們的廣泛關注，在多種半導體材料中，TiO2具有很好的化學穩(wěn)定性和光催化特性而被認為是一種很有應用前景的光催化劑。
一、納米二氧化鈦的制備方法
目前，制備納米二氧化鈦粉體的方法大致分為“氣相法”和“液相法”兩大類，氣相法制備的TiO2納米粉體純度高，粒度小、單分散性好，但其生產(chǎn)設備復雜，能耗大，成本高的缺點，限制了產(chǎn)品的應用和發(fā)展。相比之下液相法具有合成溫度低，設備簡單生產(chǎn)條件易操作，綜合成本低等優(yōu)點，是目前試驗室和工業(yè)化研究的熱點。

1、以TiCI4為原料高溫氣相水解反應法
TiCI4+2H2O-----TiO2+HCI
該法采用N2攜帶TiCI4蒸氣，預熱后經(jīng)套管噴嘴的內(nèi)管進入高溫反應器，在氧氣環(huán)境中于高溫下進行反應，經(jīng)粒子捕集系統(tǒng)生成納米TiO2粉體。用此方法生產(chǎn)納米二氧化鈦，產(chǎn)品粒度細，單分散性好，但HCI腐蝕性大，反應溫度高，生產(chǎn)操作有不易控制。美國的克爾----麥基公司和日本川崎鋼鐵公司采用此法生產(chǎn)。
2、TiCI4加堿中和法
以氯化法鈦白粉廠的精制TiCI4為原料，將其稀釋到一定的濃度，加入堿性溶液進行酸堿中和水解，所得二氧化鈦經(jīng)水洗滌，干燥和煅燒熱處理即得納米TiO2。英國的TiOxide公司日本石原產(chǎn)業(yè)公司，帝國化工公司，岡村制油公司，美國克朗諾斯公司，芬蘭的凱米拉公司采用此方法生產(chǎn)，該法缺點主要存在TiCI4精制難，二氧化鈦粉體的的化學純度低，產(chǎn)品粒度難以控制等問題。
二、以偏鈦酸為原料制備納米TiO2粉體
本工藝采用偏鈦酸為原料，先制備出具有高純度，高分散性的水合TiO2前軀體，經(jīng)加熱處理得到銳鈦型和金紅石型納米二氧化鈦粉體。
1、制備過程
將偏鈦酸和鹽酸按一定的比例混合，放入反應器中加熱恒溫回流水解，生成二氯氧鈦，加入氨水調(diào)到中性生成二氧化鈦混合體，反應機理為：
TiOCI2+3H2O------Ti（HO）4+2HCI
TiO2前軀體經(jīng)600度熱處理得到銳鈦型納米二氧化鈦，通過透視電鏡（TEM）檢測粒徑為20nm
三、結(jié)論
偏鈦酸的沉淀與一般鹽類不同，只有在稀釋或加熱情況下它才能水解而析出沉淀，在酸度很高時，經(jīng)長時間的沸煮會析出沉淀，總之，以鈦白粉廠的中間產(chǎn)物偏鈦酸為原料，工業(yè)氨水為沉淀劑，工業(yè)化生產(chǎn)納米TiO2粉體具有收率高、工藝路線可控、原料易得、反應溫度低，產(chǎn)品綜合成本低等特點。

南京：21004

Emai1--shandongpengbin@sohu.com

發(fā)表時間：2008-11-29

免責聲明：以上所展示的信息由專家自行提供，內(nèi)容的真實性、準確性和合法性未經(jīng)中國化工網(wǎng)證實，僅供您參考，請謹慎采用，風險自負。