第四章 纳米二氧化钛

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。

1.纳米二氧化钛的作用a)杀菌功能用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准。

b)防紫外线功能纳米TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。

c)对氟里昂的降解功能TiO2对于CFCl3的降解具有良好的光催化活性，用TiO2/WO3体系降解CFCl3，在100h内保持催化效率高于99.6%。

2.是否可以用作涂层添加物人们常采用的防腐措施是在金属表面涂上一层防腐涂层，以防止腐蚀介质与金属基体的直接接触，从而减轻腐蚀纳米材料表面原子数所占的比例大，表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性质，在与其他组份作用时，在两个混合相之间产生很大的作用力，将很大程度地对材料增强增韧所以，以纳米材料作为添加剂制备涂料时，就涂膜本体而言，就像复合材料一样，被显着地增强增韧，纳米材料的加入将改善涂层中颜料和填料的体积填充致密度，减少毛细管作用，提高涂层对腐蚀介质的屏蔽作用；同时，涂料的流变特性及热稳定性也得以改善．比如纳米级二氧化钛粒子常被用作涂料的助剂，用以改善涂料的流变性，提高涂层的附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能。

3.效果如何纳米材料能够提高涂层的一些性能，但是，必须严格控制其加入量，加量太多，一方面使其更难分散，从而导致其团聚量相对增多，影响其粉体与树脂的结合．另一方面，加量太少，使得没有足够纳米粉体与树脂结合，也将使其性能降低。

4.是否有这样的理论支持北京化工大学材料科学与工程学院的徐瑞芬等人曾做过方面的研究a)原材料抗菌纳米二氧化钛，实验室自制；苯-丙（BC-102）乳液；钛白粉，R-901；煅烧高岭土；立德粉；滑石粉；分散剂；消泡剂；增稠剂；成膜助剂；乙二醇，化学纯；pH调节剂，AMP-95。

b)实验室制备方法将水放入容器内，开启高速搅拌机，在低速下依次加入颜料分散剂、部分消泡剂、,AMP-95、成膜助剂，混合均匀后将纳米二氧化钛光催化剂和颜填料用筛慢慢地筛入叶轮搅起的旋涡中。

纳米二氧化钛1引言纳米微粒是指尺寸为纳米量级的超微颗粒,它的尺度大于原子簇,小于通常的微粒,粒径一般在1～100 nm之间。

由于纳米微粒有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等基本特性,使得纳米微粒以及纳米材料具有常规微粒和常规材料没有的独特的光、电、磁、热以及催化性能。

自从1984年Gleiter 等人关于纳米材料的报道以来,纳米材料以其优异的性能引起人们的普遍关注。

纳米TiO2 是一种附加值很高的功能精细无机材料。

因其具备良好的耐侯性、耐化学腐蚀性、抗紫外线能力强、透明性优异等特点,被广泛应用于汽车面漆、感光材料、光催化剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添加剂、气体传感器及电子材料等。

但由于纳米TiO2 大的比表面及较多的表面空键,在制备和应用过程中极易发生团聚,使其优异的性能得不到充分的发挥。

近年来人们关于纳米TiO2 改性方面的工作已经做了很多,达到了改性的目的,现综述纳米TiO2 的性质与改性的关系及改性的方法和机理。

2TiO2 的基本结构TiO2 是金属钛的一种氧化物,其分子式为TiO2。

根据其晶型,可分为板钛矿型、锐钛矿型和金红石型三种。

其中锐钛矿型TiO2 属于四方晶系,其晶格参数a 0 = 3. 785 ! , c0 = 9. 514 ! 。

图1为锐钛矿型TiO2 的单元结构,钛原子处于钛氧八面体的中心,其周围的六个氧原子都位于八面体的棱角处,有四个共棱边,也就是说，锐钛矿型的单一晶格有四个TiO2 分子。

锐钛型TiO2 的八面体呈明显的斜方晶型畸变, Ti—O键距离均很小且不等长,分别为1. 937 ! 和1. 964 ! , 这种不平衡使TiO2分子极性很强,强极性使TiO2 表面易吸附水分子并使水分子极化而形成表1面羟基。

这种表面羟基的特殊结构使其表面改性成为可能,它可作为广义碱与改性剂结合,从而完成对TiO2 的表面改性。

3TiO2 的表面性质3. 1表面超亲水性目前的研究认为,在光照条件下, TiO2 表面的超亲水性起因于其表面结构的变化:在紫外光照射下,TiO2 价带电子被激发到导带,电子和空穴向TiO2 表面迁移,在表面生成电子空穴对,电子与Ti4 +反应,空穴则与表面桥氧离子反应,分别形成正三价的钛离子和氧空位。

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
基本信息：
CAS#：13463-67-7 分子式：TiO2
性质：
1、金红石型纳米二氧化钛:
具有独特的颗粒形状、良好的分散性和极高的紫外屏蔽性能（经紫外分光光度仪检测，其紫外屏蔽率高达99.99%以上），如用于涂料，可显著提高涂膜的抗老化性、耐洗刷性和自洁功能；用于有机颜料，可提高颜料的耐光等级；
用于防晒化妆品，能大幅提高SPF与PA值，避免UVB与UVA对人体的伤害，从而实现化妆品的紫外全波段物理防晒；用于橡胶、塑料可提高制品的抗老化性、耐磨性和强度等。

2、锐钛矿型纳米二氧化钛:
纳米氧化钛在紫外光的作用下能生成电子--空穴对，由于带正电的空穴具有很强的氧化能力，能够使有机物氧化分解为二氧化碳和水，而有机物初始含有的卤、硫、磷和氮原子也被分别转化为X-、SO4-、PO4-和NO3-等无机盐从而消除原有的危害性。

可广泛应用于空气净化、污水处理、抗菌陶（搪）瓷和工业催化等领域。

用量：1.5-2%
使用方法: 直接加入到体系中，用研磨机或高速分散机分散0.5-2小时，确保分散均匀即可。

包装：15公斤/桶。

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。

催化剂纳米二氧化钛（TiO2）具有多种作用，主要集中在以下几个方面：
1. 光催化作用：
纳米二氧化钛在紫外线照射下具有很强的光催化活性。

当其吸收紫外光后，能产生电子-空穴对，这些载流子参与氧化还原反应，能够分解空气中的有害气体如甲醛、苯、氨气以及某些有机污染物，将其转化为无害的二氧化碳和水。

因此，纳米二氧化钛被广泛应用于空气净化、水质净化等领域。

2. 抗菌性能：
光催化作用也能有效杀灭细菌和病毒，通过生成的羟基自由基等强氧化性物质破坏微生物细胞膜和DNA结构，从而实现高效抗菌和抗病毒功能。

这种特性使得纳米二氧化钛常用于制备具有自清洁、抗菌效果的涂层材料，比如应用于建材表面、医疗设备表面处理等。

3. 紫外线屏蔽：
由于二氧化钛对紫外线有较高的反射率和吸收率，所以它是一种高效的紫外线屏蔽剂，可以添加到化妆品、涂料、塑料等材料中，保护人体皮肤或产品免受紫外线伤害，延长产品的使用寿命和提高其耐候性。

4. 新能源应用：
在能源领域，纳米二氧化钛也被研究作为光电化学电池的光阳极材料，利用其光生电荷分离的能力来转化太阳能为电能。

5. 其他功能：
还可作为催化剂载体，支持负载其他活性成分进行催化反应；同时，在某些特定条件下，纳米二氧化钛还可以表现出优异的导电性和良好的化学稳定性，进一步拓宽了其在传感器制造、环保材料、药物传递系统等方面的应用潜力。

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。

纳米二氧化钛纳米二氧化钛，粉体作为化妆品的物理防晒添加剂，具有化学性质稳定、无刺激性、无致敏性、全面防护紫外线等优点。

Titanium dioxide is a light-sensitive semiconductor, and absorbs electromagnetic radiation in the near UV region. The energy diff erence between the valence and the conductivity bands in the solid state is 3.05 eV for rutile and 3.29 eV for anatase, corresponding to an absorption band at < 415 nm for rutile and < 385 nm for anatase。

简介产品技术指标：TiO2%≥99.3% 粒径：15～50nm物性数据柔软，无嗅无味的白色粉末，遮盖力和着色力强，溶点1560～1580℃。

不溶于水、稀无机酸、有机溶剂、油，微溶于碱，溶于浓硫酸。

遇热变黄，冷却后又变白。

金红石型（R型）密度4.26g/cm3，折射率2.72。

R型钛白粉具有较好的耐气候性、耐水性和不易变黄的特点，但白度稍差。

锐钛型（A型）密度3.84g/cm3，折射率2.55。

A型钛白粉耐光性差，不耐风化，但白度较好。

近年来发现纳米级超微细二氧化钛（通常为10～50 nm)具有半导体性质，并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性，无毒性和颜色效应。

概述：纳米二氧化钛粉体作为化妆品的物理防晒添加剂，具有化学性质稳定、无刺激性、无致敏性、全面防护紫外线等优点。

纳米二氧化钛粒经约10-50nm，具有十分宝贵的光学性质。

由于它的透明性和防紫外线能力高度统一，在防晒护肤、轿车面漆、高档涂料、油墨、塑料、精细陶瓷等方面获得了广泛的应用。

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)。