【2019年整理】納米二氧化鈦的制備

1、納米二氧化鈦的制備技術(shù)研究 1060810028 陳前波 湖北第二師范學(xué)院 摘要：本文綜述了納米二氧化鈦的制備技術(shù)。介紹各種制備技術(shù)的 基本原理，比較各種制備方法制備的納米二氧化鈦的性能，并指出了 各種制備技術(shù)的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：納米二氧化鈦、制備技術(shù)、特點(diǎn) 納米粉體是指顆粒粒徑小于100nm的粒子。由于顆粒尺寸的微 細(xì)化，使得納米粉體在保持原有物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的同時，與大塊物質(zhì)相 比，在磁性、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化和熔點(diǎn)等方面表現(xiàn)出奇 異的性能。 納米二氧化鈦不但具有納米粉體的表面效應(yīng)、 體積效應(yīng)、小尺寸 效應(yīng)、久保效應(yīng)等，而且具有其獨(dú)特的性能。因此具有廣闊的應(yīng)用前 景。利用納米二氧化鈦?zhàn)鞴?/p>

2、催化劑，可處理含 Cr O2-或亞硫酸廢水， 其活性比普通二氧化鈦（約10卩m）高得多；利用其透明性和散射紫 外線的能力，可作食品包裝材料、木器保護(hù)漆、人造纖維添加劑、化 妝品之防曬霜等；利用其光電導(dǎo)性和缺光敏性，可開發(fā)一種二氧化鈦 感光材料。納米二氧化鈦，受到國內(nèi)外科技界的高度重視，其研究和 開發(fā)涉及到物理、化學(xué)、化工、材料、表面、膠體等眾多交叉學(xué)科， 成為材料領(lǐng)域的重要研究課題。目前，合成納米二氧化鈦的方法很多， 但基本上可歸納為物理法和化學(xué)法。物理法又稱為機(jī)械粉碎法，對粉 碎設(shè)備要求很高，化學(xué)法又可分為氣相法（CVD）、固相法和液相法。 1氣相法 氣相制備納米微粒的方法通常分為二種，一種

3、不伴隨化學(xué)反應(yīng)， 通過真空干燥、激光、電弧高頻感應(yīng)和電子束照射等方法使原料氣化 或形成到離子體，然后在介質(zhì)中冷卻凝結(jié)形成微粒， 稱為物理氣相沉 積（PCD）。1其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物的純度高、晶型結(jié)構(gòu)好、粒度可控；但 對設(shè)備和技術(shù)水平要求高。而伴隨了化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)氣相沉積法 （CVD）是利用氣態(tài)物質(zhì)在固體表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使用激光、電子 束、高頻電弧為熱源，生成固體沉積物。2，3氣相化學(xué)法制備的二 氧化鈦粉體純度高、分散性好、團(tuán)聚少、表面活性大。但設(shè)備也相對 復(fù)查、產(chǎn)物成本高、產(chǎn)物難于收集。 2液相法 與上述的氣相法相比，液相法具有反應(yīng)溫度低、設(shè)備簡單、能耗 少的優(yōu)點(diǎn),是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛米用的制備

4、超微粉的方法。4 在液相法中合成納米粉體，可以精確控制組分含量；能實(shí)現(xiàn)分子/原 子水平的均勻混合，因有溶劑稀釋，易于控制反應(yīng)，便于添加其它組 分，制備參雜型氧化物粉體。液相法是選擇可溶于水或有機(jī)溶劑的金 屬鹽類，使金屬鹽溶解，并以離子或分子狀態(tài)混合均勻，再選擇一種 合適的沉淀劑或采用蒸發(fā)、結(jié)晶、升華、水解等過程，將金屬離子均 勻沉淀或結(jié)晶出來，再經(jīng)脫水或熱分解制得粉體。它又分為膠溶法、 醇鹽水解法、溶膠凝膠法、沉淀法等。5-7 3固相法 固相法合成納米二氧化鈦是利用固態(tài)原料熱分解或固-固反應(yīng) 進(jìn)行的。主要有惰性氣體蒸發(fā)原位加壓制備法、非晶晶化法、溶膠- 凝膠法、電解沉淀法、高速超微粒子沉淀法、

5、直接沉淀法、燒結(jié)-鍛 壓法、反應(yīng)球磨技術(shù)等。根據(jù)XRD、TEM、SEM、Mossbauer譜8 和比熱測量分析，以上各種方法制備的納米固體都具有相近的界面結(jié) 構(gòu)，多數(shù)晶界呈有序結(jié)構(gòu)9,但存在程度不等的點(diǎn)陣畸變。相比之 下，反應(yīng)球磨技術(shù)制備的納米材料有較高的缺陷密度，可獲得過飽和 固溶的亞穩(wěn)晶體合金相。 評價納米二氧化鈦制備方法主要有以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）粒子純度及表 面親潔度高；（2）粒子粒徑大小和分布是否可控；（3）粒子幾何形狀 均一，晶型穩(wěn)定性好；（4）團(tuán)聚程度低，即分散性好；（5 ）成本低, 便于大規(guī)模生產(chǎn)。 不同的制備方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)：氣相法反應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)連續(xù) 化生產(chǎn)。而且制造的納米二氧

6、化鈦粉體純度高、分散性好、團(tuán)聚少、 表面活性大，特別適用于精細(xì)陶瓷材料、催化劑材料和電子材料 10-13。但氣相法反應(yīng)在高溫下瞬間完成，要求反應(yīng)物在極短的時 間被達(dá)到微觀上的均勻混合，對反應(yīng)器的型式、設(shè)備的材質(zhì)、加熱方 式、進(jìn)料方式均有很高的要求。目前氣相法在我國還處在小試階段。 氣相法要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，還要解決一系列工程問題和設(shè)備 材質(zhì)問題固相法工藝簡單，操作易行，成本低、產(chǎn)量大，但制得的 納米二氧化鈦粒徑分布較寬，不易實(shí)現(xiàn)化計(jì)量控制，目前較少采用。 液相法生產(chǎn)們二氧化鈦，其優(yōu)點(diǎn)是原料來源廣泛、成本低、設(shè)備簡單、 便于大規(guī)模生產(chǎn)。但是液相法易造成物料局部濃度過高，粒子大小、 形狀不均勻

7、，而且在干燥和煅燒的過程中易引起粒子間的團(tuán)聚，使產(chǎn) 品的分散性變差。液相法可引入均相沉淀、微乳和高溫水熱技術(shù)來控 制粒徑的大小和粒度的分布；還可引入冷凍干燥、共沸蒸餾、超臨界 干燥和表面處理等技術(shù)來減少顆粒之間的團(tuán)聚。 結(jié)語 目前，普通鈦白粉的售價為人民幣1015元/kg，而納米二氧 化鈦其國際市場售價為20.229.7美元/ kg，其附加值增加了 16 20倍14。由此可見，生產(chǎn)納米二氧化鈦的經(jīng)濟(jì)效益顯著，意義非 常重大。液相法與氣相法、固相法相比，有成本低、投資少、工藝簡 單、能耗低、產(chǎn)品粒度均勻、分散性好等優(yōu)點(diǎn)，利用液相法中的溶膠 -凝膠法和沉淀法可以開發(fā)生產(chǎn)納米二氧化鈦成果顯著，勢在必

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