纳米二氧化钛的制备技术及其研究进展

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1、纳米TiO2的制备技术及其研究进展摘要：本文中主要总结归纳了目前制备纳米TiO2的方法，具体可按反应的主要条件分为物理法、化学法、综合法和其它方法，并系统的对各个方法进行了较为详细的介绍，为实验前快速决定实验方案提供了一定的参考依据。关键词：纳米TiO2、物理法、化学法、综合法PreparationTechnologyandthePrograssofStudyonNanometerTiO2Thisarticlemainlysummariseand纳米材料指颗粒尺寸为纳米级的超细颗粒，其尺寸大于原子簇但小于微米级，一般介于1nm～100nm之间。纳米粒子因其尺寸小，比表面

2、积大，表面原子数多，表面能和表面张力随离径的下降急剧增大而具有量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应等不同于常规固体的光，热，电，磁等新特性。纳米TiO2是一种新型的无机材料，粒径在10nm～50nm，相当于普通钛白粉的十分之一，与常规材料相比，纳米二氧化钛具有独特功能：1.比表面积大，2.磁性强，具有极强的吸收紫外线的能力，4.表面活性大，5.热导性好，6.分散性好，制得的悬浮液稳定7.奇特的颜色效应8.较好的热稳定性9.化学稳定性和优良的光学，电学，力学等方面的特性。其中的锐钛矿具有较高的催化效率；金红石型结构比较稳定，具有较强的覆盖力，着色力和紫外线

3、吸收能力。因此在催化剂载体，紫外线吸收剂，高效光敏剂，防晒护肤化妆品，塑料薄膜制品，水处理，精细陶瓷，器皿传感元件等领域具有广泛的用途。TiO2晶体基本结构单元都是钛氧八面体（TI-O6），由于TI-O6连接形式的不同，构成了正方晶系金红石型（Rutile）,斜方晶系的锐钛矿型（Anatase）和正方晶系的板钛矿型（Brookite）3种晶型。天然TIO2各变体晶体具有不同的结晶形态。金红石型呈短柱状，长柱状或针状；锐钛矿性常呈双锥状；板钛矿型则呈板状，而自然界中金红石型分布最广，锐钛矿和板钛矿则少见。板钛矿型和锐钛矿型都属亚稳相，可分别在一定温度与压力下转变为金红石型

4、。目前制备纳米TiO2粉体的方法有很多，按照所需粉体的形状，结构，尺寸，晶形，用途而选用不同的制备原理。这些方法可分为物理法，化学法，综合法和其它方法。物理法又称为粉碎法（是最早采用的纳米材料的制备方法），对粉碎设备的要求高。它采用高能消耗的方式，“强制”材料“细化”得到纳米材料；它的优点是材料纯度高，但一般很难达到真正的纳米级。化学法可根据反应物的物态，将其划分为气相法，液相法和固相法三种。气相法反应速度快，且过程易于放大，能实现连续化，但对设备的要求高，投资大；固相法工艺简单，但不易实现化学计量控制；液相法来源广泛，设备简单，成本较低。总体而言，此类方法制得的纳米粉

5、产量大，对粒子直径可控，也可得到纳米管和纳米晶须；同时，该法能方便的对粒子表面进行碳，硅和有机物的包覆成分修饰处理，使粒子尺寸细小和均匀，性能更加稳定。无论采取哪种方法，制备的纳米粉体都应满足以下条件:表面光洁，粒子的形状及粒径，粒度分布可控；粒子不易团聚；易于收集；热稳定性好，产率高。1.物理法1.1气相蒸发沉积法气象蒸法沉淀法制备纳米TiO2分体的过程为;将金属钛置于钨舟中，在2-10×102Pa的He气氛下加热蒸发，从过饱和蒸汽中凝固的细小颗粒被收集到液氮冷却套管上。然后，向反应室中注入5×103Pa的纯氧，气态颗粒迅速转化成TiO2粉体。利用该方法制备的TiO2

6、纳米粉体是双峰分布，粉体颗粒大小为14nm.1.2蒸发—凝聚法将平均颗粒为3um的工业TiO2轴向注入功率为60KW的高频离子炉的Ar-O2混合等离子距中，在大约10000K的高温下，粗粒子TiO2气化蒸发，进入冷凝膨胀罐中降压，急冷得10nm～50nm的纳米TiO2.2化学法2.1.气相法2.1.1低压气体蒸发法这种方法制备是在低压的氩气，氮气等惰性气体中加热普通的TiO2，然后骤冷生成纳米TiO2粉体，其加热源有电阻加热法，等离子喷射法，高频感应法，电子束法和激光法，可制备100nm以下的TiO2粒子。2.1.2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

7、生电弧，使金属熔融，电窝的N2，Ar等气体和H2溶入熔融的金属，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TiO2微粒。2.1.3溅射法此方法是用2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是0.3～1.5kV。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TiO2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。2.1.4流动液体上真空蒸发法用电子束在高真空下加