第四章 纳米二氧化钛
- 格式:ppt
- 大小:6.45 MB
- 文档页数:68
产品简介:纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末,作为紫外线屏蔽剂,防止紫外线的侵害。
也可用于高档汽车面漆,具有随角异色效应。
纳米技术在光催化领域扮演着重要的角色。
纳米二氧化钛的光催化作用能将光能转变为电能和化学能,实现许多难以实现或不可能进行的反应。
屏蔽紫外线作用强,有良好的分散性和耐候性。
可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域,。
目前,环境污染的控制与治理是我们面临的亟待解决的重大问题,在众多环境治理技术中,利用太阳光作为光源来活化纳米二氧化钛,使其在室温下进行氧化还原反应,杀灭有害菌、清除污染物,这一技术已成为一种理想的环境治理技术。
纳米二氧化钛属非溶出型抗菌剂,本身具有很好的化学稳定性,无毒性,重金属含量少,抗菌性广且长效,被越来越广泛地应用于日常生活之中。
如太阳能电池、抗菌材料、空气净化器、自清洁材料、精细陶瓷及建筑材料等。
将对提高我们的生活质量发挥无穷潜力。
分类:纳米二氧化钛主要有两种结晶形态:锐钛型(Anatase)和金红石型(Rutile)。
金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密,有较高的硬度、密度、介电常数及折射率,其遮盖力和着色力也较高。
而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高,带蓝色色调,并且对紫外线的吸收能力比金红石型低,光催化活性比金红石型高。
在一定条件下,锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。
结构:纳米材料的两个重要特征是纳米晶粒与高浓度晶界。
纳米TiO2的微观结构特征的研究报道较少。
其中用拉曼散射和高分辨电镜研究了纳米TiO2陶瓷, 显示的结果与通常粗晶材料无多大的区别,晶粒间界处亦含有短程有序的结构单元。
纳米TiO2晶粒基本是等轴晶粒, 与从气体凝聚法得到的原子团簇形状相同, 尺寸相同并都服从对数正态分布。
性能:™纳米TiO2有白色和透明状的两种颗粒,常见的TiO2粉体有金红石、锐钛矿、板钛矿等3 种晶型。
™其中金红石和锐钛矿是四方晶系,板钛矿是正交晶系。
纳米二氧化钛的制备及活度测定实验报告小组成员:指导老师:翁永根纳米二氧化钛的制备及活度检测一、实验目的:1、探索二氧化钛的制备方法,寻求最简便的制备过程,培养学生的实验创新能力。
2、了解二氧化钛的性质与作用。
3、掌握二氧化钛活度检测方法。
二、实验原理:1、纳米粉体是指颗粒粒径介于1~100 nm之间的粒子。
由于颗粒尺寸的微细化,使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时,与块状材料相比,在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。
纳米TiO2具有许多独特的性质。
比表面积大,表面张力大,熔点低,磁性强,光吸收性能好,特别是吸收紫外线的能力强,表面活性大,热导性能好,分散性好等。
基于上述特点,纳米TiO2具有广阔的应用前景。
利用纳米TiO2作光催化剂,可处理有机废水,其活性比普通TiO2(约10 μm)高得多;利用其透明性和散射紫外线的能力,可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆品防晒霜等;利用其光电导性和光敏性,可开发一种TiO2感光材料。
如何开发、应用纳米TiO2,已成为各国材料学领域的重要研究课题。
目前合成纳米二氧化钛粉体的方法主要有液相法和气相法。
由于传统的方法不能或难以制备纳米级二氧化钛,而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂。
2、反应物为水、钛酸四丁酯(Ti(O-C4H9)4),分相介质为乙醇,冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过度。
使钛酸四丁酯在乙醇红水解生成Ti (OH)4,脱水后即可得到TiO2.在后续的热处理过程中,只要控制适当的温度条件和反应时间,就可以得到二氧化钛。
TiO2溶胶凝胶法的制备主要包括2个部分:水解缩合、凝结。
缩合是将溶质分子或离子缩合为大分子聚合物即胶粒的过程。
这些胶粒分散在介质中称为溶胶。
在一定条件下,胶粒聚集、合并,并转化成湿凝胶称为凝结。
在sol-gel过程中,钛酸丁酯的水解——缩聚反应速度极快,会立即生成沉淀,影响TiO2的细化。
1. 纳米TiO 2粉体制备方法1.1. 物理法1.1.1. 气相冷凝法:预先处理为气相的样品在液氮的气氛下冷凝成核制得纳米TiO2 粉体,但该法不适于制备沸点较高的半导体氧化物1.1.2. 高能球磨法:工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差1.2. 化学法1.2.1. 固相法:依靠固体颗粒之间的混合来促进反应,不适合制备微粒1.2.2. 液相法:就是将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛) ,再经煅烧得到TiO2. 研究最广泛。
以四氯化钛为原料,其反应为TiCl4 + 4H2O → Ti (OH) 4 + 4HCl ,Ti (OH) 4 → TiO2 + 2H2O.以醇盐为原料,其反应为Ti (OR) 4 + 4 H2O → Ti (OH) 4 + 4 ROH ,Ti (OH) 4 −−−→煅烧TiO2 + 2 H2O. 主要包括硫酸法、水解法、溶胶-凝胶(Sol2gel) 法、超声雾化、热解法等。
溶胶- 凝胶法就是将钛醇盐制备成二氧化钛溶胶. 为了得到多孔催化剂,通常采用煅烧等方法将凝胶进行干燥,去除溶剂,制得干凝胶. Dagan 等[25 ]采用超临界干燥法所制得的TiO2气凝胶孔隙率为85 % ,比表面积高达600 m2·g - 1 ,晶粒尺寸为5. 0 nm ;对水杨酸的光催化氧化表明该催化剂具有比Degussa P - 25 TiO2粉末更高的催化活性.1.2.3. 气相法:其核心技术是反应气体如何成核的问题. 通过四氯化钛与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2 ,目前德国Degussa 公司P-25 粉末光催化剂是通过该法生产的常用的化学制备方法有溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、喷雾热解法、水热法和氧化- 还原法等。
2. 纳米TiO2薄膜制备方法:除了与粉体制备相同的制备方法如溶胶-凝胶法、热解法外,还有液相沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。
纳米二氧化钛的制备方法综述纳米二氧化钛的制备方法综述【摘要】纳米二氧化钛(Ti02)具有粒径小、比表面积大、磁性强、光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强,表面活性大、热导性好、分散性好、所制悬浮液稳定等优点倍受关注,制备和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热点之一。
本文主要对纳米二氧化钛的各种制备方法作了简单介绍。
【关键词】纳米二氧化钛、制备【正文】二氧化钛的制备方法可分为气相法和液相法两大类。
一、气相制备法低压气体蒸发法此种制备方法是在低压的氩、氮气等惰性气体中加热普通的Ti02,然后骤冷生成纳米二氧化钛粉体,其加热源有以下几种:(1)电阻加热法;(2)等离子喷射法; (3)高频感应法; (4)电子束法; (5)激光法,这些方法可制备lOOnm以下的二氧化钛粒子。
活性氢—熔融金属反应法含有氢气的等离子体与金属钛之间产生电弧,使金属熔融,电离的N2,Ar等气体和H2溶入熔融金属,然后释放出来,在气体中形成了金属的超微粒子,用离心收集器或过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米二氧化钛微粒。
溅射法此方法是用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar气,两电极间施加的电压范围为0.3—1.5kV。
由于两电极间的辉光放电使Ar离子形成。
在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,靶上的Ti02就由其表面蒸发出来,被惰性气体冷却而凝结成纳米TiO2粉末,粒度在50nm以下,粒径分布较窄。
流动液面上真空蒸发法用电子束在高真空下加热蒸发TiO2,蒸发物落到旋转的圆盘下表面油膜上,通过圆盘旋转的离心力在下表面上形成流动的油膜,含有超微粒子的油被甩进了真空室的壁面,然后在真空下进行蒸馏获得TiO2超微粒子钛醇盐气相水解法该工艺可以用来开发单分散的纳米TiO2,其反应式如下: nTi(0R)4,+2nH2O(g)————>nTiO2(s)+4nROH优点是操作温度较低、能耗小,对材质要求不是很高,并且可以连续化TiCl4,高温气相水解法该法与气相法生产白炭黑的原理相似,是将TiCl4气体导入高温的氢氧火焰中进行气相水解,其化学反应式为: TiCl4(g)+2H2(g)+O2(g)→TiO2(s)+4HCl(g)优点工艺制备的纳米粉体产品纯度高、粒径小、表面活性大、分散性好、团聚程度较小。
纳米二氧化钛1.概述纳米级二氧化钛,亦称钛白粉。
物理性质为细小微粒,直径在100纳米以下,产品外观为白色疏松粉末,它是一种新型的无机化工材料。
具有透明性、紫外线吸收性、熔点低、磁性强、抗菌、自洁净、抗老化等性能,广泛应用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等众多领域。
本文将从制备、应用两个方面入手,简要介绍纳米二氧化钛材料。
2.制备目前,制备纳米二氧化钛的方法有很多,可分为气相法、液相法[1]两大类。
2.1.气相合成法制备TiO2纳米粒子中典型的气相法主要包括四氯化钛氢氧火焰水解法、四氯化钛气相氧化法、钛醇盐气相氧化或水解法等方法。
四氯化钛氢氧火焰水解法最早由德国Degussa公司开发成功,并生产出当前纳米级超细TiO2粉体的著名牌号之一(P25 );还有美国的卡伯特公司和日本Aerosil公司等也采用该方法生产超细TiO2粉体。
TiCl4气相氧化法的反应初期,TiCl4和O2发生均相化学反应,生成Ti02的前驱体分子,通过成核形成TiO2的分子簇或粒子。
由于非均相成核比均相成核在热力学上更容易,随着反应的进行,TiCl4在Ti02粒子表面吸附并进行非均相反应,使粒子变大[2]。
施利毅等[3]利用N2携带TiCl4气体,预热到435℃后,经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器,O2经预热后经套管喷嘴的外管也进入反应器,TiCl4和O2在900-l400℃下反应。
研究了氧气预热温度、反应器尾部氮气流量、反应温度、停留时间和掺铝量对TiO2颗粒大小、形貌和晶型的影响,结果表明:提高氧气预热温度和加大反应器尾部氮气流量对控制产物粒径有利,纳米TiO2,颗粒的粒径随反应温度升高和停留时间延长而增大,当反应温度为1373 K,AlCl3与TiCl4摩尔比为0.25、停留时间为1.73 s时,纯金红石型纳米Ti02颗粒的粒径分布为30-50nm。
华东理工大学[4]首先让可燃气体与过量氧气燃烧,生成高温含氧气流,然后再与经过预热的气态TiCl4呈一定角度交叉混合,使反应在高速下进行。
二氧化钛的制备综述一.前言纳米材料是20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的一类新型材料。
纳米二氧化钛是其中最重要的一类无机功能材料之一。
二氧化钛俗称钛白粉,为无机物.它的特性有无毒、无味、无刺激性、热稳定性好、不分解、不挥发。
它有三种晶型:板钛矿、锐钛矿和金红石型,其中金红石和锐钛矿应用较广。
常规TiO2纳米化后,除了具有一般纳米粒子所特有的量子尺寸效应和表面效应等的特性外,还具有高光催化效应、强紫外线屏蔽能力以及能产生奇特颜色效应等许多特殊性能,纳米二氧化钛在催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、塑料薄膜制品、水处理、精细陶瓷、生态陶瓷、气敏传感元件等领域具有广泛的用途。
由于其独特的性能和广泛的用途,其制备及应用研究受到世界各国的高度重视。
二.主题纳米Ti02的制备方法1溶胶-凝胶法(Sol-Gel)溶胶-凝胶法是80年代兴起的一种制备纳米材料的湿化学方法,以钛醇盐Ti(OR)4(R=-C2H5-C3H7-C4H9)为原料,将其溶于乙醇、丙醇和丁醇等溶剂中形成均相溶液,使钛醇盐在分子均匀的水平上进行水解反应,同时发生失水与失醇的缩聚反应,生成物聚集成lnm左右的粒子并形成溶胶,经陈化形成三维网络的凝胶,干燥除去残余水分、有机基团和有机溶剂得到干凝胶,经研磨、煅烧最终得到纳米级Ti02.根据H2O/钛醇盐摩尔比的不同。
可大致分为两种制备方法:粒子凝胶法和聚合凝胶法.2液相沉淀法.液相沉淀法一般以TiCl4或取Ti(SO4)2等无机钛盐为原料,将(NH4)2SO4、NH3·H2O和(NH4)2CO3或NaOH等碱性物质加入到钛盐溶液中,生成无定形的Ti(OH)4沉淀.将沉淀过滤、洗涤、干燥,经600℃左右煅烧得到锐钛矿型纳米TiO2,或在800℃以上煅烧得到金红石型纳米TiO2粉体.也可将硫酸法钛白生产的中间产品硫酸氧钛(TiOS04)作为原料.以尿素等弱碱为主沉淀剂宿主,或用TiOS04·2H2O或Ti(SO4)2·4H2O为原料,以氨为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备纳米TiO2粉体.或将硫酸法生产钛白粉的半成品水合TiO2洗净后,加硫酸溶解形成TiOSO4水溶液,再加碱中和水解,将生成的产物煅烧得到纳米TiO23.钛醇盐水解法醇盐水解沉淀法与上述的溶胶·凝胶法一样,也是利用钛醇盐的水解和缩聚反应,不同的是它只是通过醇盐水解、均相成核与生长等过程在液相中生成沉淀产物,再经过液固分离、干燥和煅烧等工序,制备TiO2.其反应如下:水解:Ti(OR)4+nH2O→Ti(OR)(4-n)+nROH缩聚:Ti(OR)(4-n)(OH)n→[Ti(OR)(4-n)(OH)n-1]2+H2Hague等用H2O:Ti(OC3H7)4摩尔比为165:1,以控制水解法制备纳米氧化钛粉体,他们认为生成粉体的结晶状态和醇与水的摩尔比有关系,即水解反应是一个可逆反应,当水与醇的摩尔比大于或等于20时产物会呈晶体结构.高濂等利用控制钛酸丁酯水解的方法,通过改善沉淀物的过滤洗涤工艺,有效地避免了粒子的团聚,制备了纳米级的TiO2粉体;李大成等为解决钛醇盐的供应和储运问题,开发了从合成钛醇盐到醇盐水解制备TiO2粉体的成套工艺,以来源广泛、易于获得和再生的乙醇为原料,先将精制的TiCl4酯化合成钛乙醇盐,再将钛乙醇水解制备TiO2.4.热合成法水热合成法制备纳米材料的技术始于1982年.水热法由于原料易得,反应过程可控等特点而成为了最有应用前景的方法之—.其基本方法是:在特制的密闭反应容器(高压釜)里,采用水溶液作为反应介质,通过高温高压将反应体系加热至临界温度.使前驱物在水热介质中溶解,进而成核、生长、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒,卸压后经洗涤,干燥即可得到纳米级TiO2粉体.目前,利用水热法制备纳米颗粒的方法按反应原理可以分为如下几种类型:水热氧化法、水热沉淀法、水热合成法、水热分解法、水热晶化法.水热法制备粉体常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱体,第一步是制备钛的氢氧化物凝胶,反应有四氯化钛与氨水体系和钛醇盐与水体系.第二步是将凝胶转入高压釜内。
纳米二氧化钛光催化性能的测试一、实验导读1.半导体光催化剂半导体介于导体和绝缘体之间,在未激发的具有能带结构的半导体电子结构中,大多数电子处于价带内,而导带内则因能级较高处于电子缺乏状态。
导带和价带的过渡区称为带隙或禁带,其能量之差被称为能隙或禁带宽度,用E g表示,E g的大小代表了价带电子跃迁至导带的难易程度。
纳米TiO2等半导体的主要特征——宽禁带的存在,其优异独特的电、磁、光学等性质的表现也是由于它的存在而导致的。
宽禁带半导体其价带上的电子一旦受到一个具有高于其禁带宽度能量hv 的光照射后,能使其分子轨道中的电子(e-)离开价带(VB)跃迁到导带(CB)上,并在价带上产生相应的光生空穴(h+),同时在导带上形成光生电子(e-)。
在电场的作用下,两者发生分离,纳米半导体粒子因其尺寸很小,光激发产生的电子和空穴很快到达纳米粒子表面,导致原本不带电的粒子表面的二个不同部分出现了极性相反的二个微区——光生电子和光生空穴。
价带空穴是良好的氧化剂,导带电子是良好的还原剂,在半导体光催化反应中,与吸附在催化剂表面的污染物分子发生氧化还原反应。
跃迁到导带上的电子和价带上的空穴可能重新复合,并产生热能或以辐射方式散发掉。
但是当半导体光催化剂存在表面缺陷、合适的俘获剂、或者电场作用等因素时,电子和空穴的合并就得到了拟制。
同时纳米半导体粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变为分立的能级,能隙变宽,使其电子-空穴对具有更正的价带电位和更负的导带电位,因而具有更高的氧化能力和还原能力。
而且粒子越小,电子和空穴达到粒子表面的速度越快,电荷分离效果越好,电子与空穴复合几率反而越小,从而提高了纳米半导体的光催化活性。
作为半导体光催化剂的材料众多,包括TiO2、ZnO、WO3、SnO2、ZrO2等多种金属氧化物,CdS、FeS、MoS2等多种硫化物半导体。
TiO2等半导体纳米微粒,由于其表面的电子结构及晶体结构,具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及介电限域效应以外,还拥有高效的光催化活性,热稳定性好,价格低廉,对人体无毒、无害、无二次污染等特点,使其成为新兴的环保材料。
目前,纳米Ti0:的制备方法可归纳为气相法和液相法。
气相法是通过钦源与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2,目前德国的Degussa公司粉末P-25光催化剂是通过该法生产的。
在气相法中,由于反应温度高.成核过程快,粉体的结晶度高,所得到的TO:纳米粉体纯度高,粒径小,单分散性好,反应的产物无需经反复洗涤来提高产品的纯度,是一种快速制备粉体的方法。
但是气相法所需制备设备复杂,能耗大,成本高。
相比之下,液相法制备纳米Ti0:合成温度低、工艺简单以及设备投资较低,是制备纳米Ti氏粉体的较理想方法。
液相法中,主要有金属醇盐水解法、水热晶化法、溶胶一凝胶法、液相一步合成法,以及均匀沉淀法等。
1.6.1.1 金属醇盐水解法金属醇盐水解法制备Ti02粒子的基本原理为:钦源与醇反应生成钦酸酷,钦酸醋再水解形成Ti02醇溶胶,经洗涤、热处理后得到r02纳米粒子。
利用金属醇盐水解制备Ti仇纳米颗粒,方法简便易行,能耗低,工艺重复性好,所得Ti02粒子单分散性好,纯度高。
Kim H T["[等用水解法制备T102, Si02和ZrO2粒子。
他们发现实验中影响Ti02粒子的参数如下:(1)随着反应时间的延长,得到的Ti02粒子尺寸变小;(2)高的水/钦源比有利于制备纳米Ti02粒子;(3) TiO:粒子尺寸随着加料量的增多而增大。
在综合以上的条件下,他们制备出粒径小于30 m 的Ti02粒子,并得出Ti02粒子受反应物加料量以及摩尔比的影响最大。
Ravi V[08[等用TiOCl2与柠檬酸混合后在水浴加热条件下水解,得到Ti02凝胶。
400'C锻烧凝胶得到锐钦矿型TiO2, 500℃继续缎烧得到金红石型Ti02 0所得到的锐钦矿型T102的粒径为3.5 mn,金红石型T102的粒径为45 mnaKominami H[093等用钦源在惰性有机溶剂中300℃下水解得到粒径为9 mn,比表面积为100 m2/g的锐钦矿型Ti02粒子。
纳米二氧化钛的研究现状、应用及展望姓名:马苓化工学院学号:2011207366摘要: 综述了纳米二氧化钛的特性及其制备方法,液相法、气相法等。
概述了纳米二氧化钛的表面改性,介绍了纳米二氧化钛在各个领域的应用,最后对其发展前景进行了展望。
关键词:纳米二氧化钛,制备,表面改性,应用1.前言纳米科技是二十世纪80年代兴起的高新技术, 并将是二十一世纪高新技术的龙头, 它一问世就显示出在科学技术领域的重要地位, 纳米材料的制备、结构、性能[1]及应用的研究已经成为人们共同关注的前沿课题。
二氧化钛,俗称钛白,粘附力强,不易起化学变化,并且无毒。
它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,陶土,耐高温的实验器皿等。
纳米TiO2具有化学性能稳定,常温下几乎不与其它化合物反应,不溶于水、稀酸,微溶于碱和热硝酸,且具有生物惰性。
纳米TiO2是一种典型半导体料,纳米TiO2在光电和化学性质等方而有许多优异性能,能够把光能转化为电能和化学能,使在通常情况下难于实现或不能实现的反应( 水的分解) 能够在温和的条件下(不需要高温高压) 顺利的进行。
纳米TiO2[2]具有独特的光催化性,优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能,在能源,环保,建材,医疗卫生等领域有重要应用前景,是一种重要的功能材料。
纳米级半导体催化氧化作为一项新兴的现代污水处理技术,具有速度快,设备简单,操作方便,处理效果好,无 2 次污染,杀菌作用强,应用前景广阔。
对低浓度污染物及气相污染物液也有很好的去除效果,且催化材料易得,运行成本低,是一项很有前途的污染治理技术,近年来受到广泛关注。
随着纳米二氧化钛技术的发展,其应用领域更加广泛。
2. 研究现状2.1 纳米二氧化钛的制备制备纳米TiO2的方法很多, 归纳起来主要有: 液相法、气相法、机械粉碎法[3]、电化学法等。
其中,气相法和液相法各有优缺点,气相法所制得的纳米Ti02粉体粒度小,单分散性好,但工艺复杂、成本高。
纳米二氧化钛————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ纳米二氧化钛纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末,屏蔽紫外线作用强,有良好的分散性和耐候性。
可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域,作为紫外线屏蔽剂,防止紫外线的侵害。
也可用于高档汽车面漆,具有随角异色效应。
简介纳米二氧化钛,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。
具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效,可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。
纳米二氧化钛主要有两种结晶形态:锐钛型(Anatase)和金红石型(Rutile)。
金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密,有较高的硬度、密度、介电常数及折射率,其遮盖力和着色力也较高。
而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高,带蓝色色调,并且对紫外线的吸收能力比金红石型低,光催化活性比金红石型高。
在一定条件下,锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。
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。
主要技术指标,以下指标并非指的是某一公司产品指标,而是市场上常见的,故有些数据并不能套在某一产品上。
技术数据金红石型纳米级钛白粉锐钛型纳米级钛白粉性状白色粉末白色粉末晶型金红石型锐钛型金红石含量% 99 --粒径(nm) 20-50 15-50干燥减量% 1 1灼烧减量% 10-2510表面特性亲水性或亲油性亲水性或亲油性PH 6.5-8.5 6.5-8.5比表面积(m2/g)80-200 80-200重金属(以Pb计)% 0.0015 0.0015砷(As) W% 0.00080.0008铅(Pb) W% 0.0005 0.0005汞(Hg) W% 0.00010.0001纳米TiO2的功能及用途功能纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质,在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性评价一、实验目的3、了解纳米半导体材料的性质。
4、了解纳米半导体光催化的原理。
二、实验原理二氧化钛,化学式为,俗称钛白粉。
多用于光触媒、化装品,能靠紫外线消毒及杀菌。
以纳米级为代表的具有光催化功能的光半导体材料,因其颗粒细小、比外表积大而具有常规材料所不具备的优点,以及较高的光催化活性、高效的光点转化性能等,在抗菌除雾、空气净化、废水处理、化学合成及燃料敏化太阳能电池等方面显出广阔的应用前景。
1、纳米二氧化钛的制备溶胶凝胶法中,反响物为水、钛酸四丁酯,分相介质为乙醇,冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过度,使钛酸四丁酯在无水乙醇中水解生成,脱水后即可得到。
在后续的热处理过程中,只要控制适当的温度条件和反响时间,就可以得到二氧化钛。
在以乙醇为溶剂,钛酸四丁酯和水发生不同程度的水解反响,钛酸四丁酯在酸性条件下,在乙醇介质中水解反响是分步进行的。
一般认为,在含钛离子溶液中钛离子通常与其它离子相互作用形成复杂的网状基团。
上述溶胶体系静置一段时间后,由于发生胶凝作用,最后形成稳定的凝胶。
此过程中涉及的反响为:2、光催化活性评价光触媒在光照条件下〔可以是不同波长的光照)所起到的催化作用的化学反响,通称为光反响。
光催化一般是多种相态之间的催化反响。
本次试验是进行紫外光催化活性评价,分别通过测量在亚甲基蓝和甲基橙中,反响前后的溶液的吸光度的变化算出降解率来评价制备的二氧化钛的活性。
三、实验仪器与试剂仪器:磁力搅拌器,搅拌磁子,水浴锅,PH试纸,胶头滴管,量筒,玻璃棒,烧杯,坩埚,石棉网,电炉,真空枯燥箱,量杯,充气管,自制紫外灯光催化装置,离心机。
试剂:亚甲基蓝,甲基橙,盐酸,冰醋酸,钛酸丁酯,四氯化钛,硫酸氧钛,纳米二氧化钛,无水乙醇。
四、实验步骤〔1〕二氧化钛的制备1、室温下取10ml钛酸丁酯,缓慢滴入到35ml无水乙醇中,用磁力搅拌器强力搅拌10min,混合均匀,形成黄色澄清溶液A。
一:1:纳米二氧化钛是目前应用最为广泛的一种纳米材料。
它是一种半导体材料,除了具有纳米材料共同的特点外,还具有光催化性能。
近十多年来,随着环境污染日益严重,利用半导体粉末作为光催化剂催化降解有机物的研究已成为热点。
在作为光催化剂的主要原料N 型半导体TiO2、ZnO2、CdS、WO3中,相比较而言, TiO2活性高、化学稳定性好、对人体无害,是理想的环保型光催化剂。
实验表明, 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580分钟光照下保持其活性,因而将其投入实际应用有着广阔的发展前景。
2:纳米二氧化钛的光催化降解机理:当二氧化钛受到波长小于387. 5nm的紫外光的照射时,价带上的电子跃迁到导带,激发电离出电子同时产生正电性的空穴,形成电子-空穴对,与吸附溶解在其表面的氧气和水反应。
分布在表面的空穴将OH -和H2O氧化成HO自由基。
HO 自由基的氧化能力是在水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化大部分的有机污染物和无机污染物,而且对反应物几乎无选择性,在光催化氧化中起着决定性的作用。
二氧化钛的表面电子可被溶解在表面的氧俘获形成O2-。
另外表面电子具有高的还原性,可以去除水体中的金属离子。
生成的原子氧和氢氧自由基使有机物被氧化、分解,最终分解为CO2、H2O和无机物。
3:目前的研究现状:尝试对不同微生物的杀灭作用:为了考察TiO2对微生物的作用,根据不同的研究和应用背景,人们选择了细菌、病毒、藻类、癌细胞等。
目前已有报道的考察TiO2光催化作用的细菌类有: 乳杆嗜酸细胞(Lactobacil lus acidophi lus),酵母菌( Saccharomyces cerevisiae), 大肠杆菌( Es-cherichia coli), 链球菌( S treptococcus mutans , S .ratus , S .cricetus , S .sobrinus AHT)。