纳米氧化钛制备的研究进展

《纳米氧化钛制备的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、纳米氧化钛制备的研究进展摘要：纳米二氧化钛作为一种重要的纳米材料，在陶瓷材料、催化剂载体等领域有着广泛的应用。简笮介绍了纳米二氧化钛特性，综述Y纳米二氣化钛的制备方法的特点和研究进展，包括气相反应法、液相反应法、固相反应法3大类，着重论述了目前应用比较广泛的液相法（又可以细分为水解法、沉淀法、溶胶--凝胶法等方法）。丼在此基础上分析了目前纳米二氧化钛制备方法在屮W的发展现状、特点及不足。同时指出今后纳米二氧化钛制备方法发展的方向是提高对粒度控制能力及做好对团聚体的分散及控制。另外，纯度控制，化学成分，微观结构的均匀性控制，稳定性控制也是急需解决的问题。

2、关键词：纳米二氧化钛制备刖目纳米二氧化钦是-种新型的无机材料。与常规材料相比，纳米级二氧化钛具冇其独特的性能：①比表面积大；②磁性强；③具冇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，所制得的悬浮液稳定等。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m。由于其独特的性能和广泛的用途，纳米二氧化钦受到了国内外科学界的高度重视，其研究和开发涉及到物理、化学、化工、材料、胶体等众多交叉学科，成为材料领域的重要研究课题.目前合成二氧化钛的方法很

3、多，一般按反应物系的形态可分为气相法、液相法和闷相法。就此几种制备技术作一个较全而的介绍。1制备方法气相法气相法是指直接利用气体或采用激光、电子束照射等方法将原料变为气体或离子体，使之在气体状态下发生化学或物理变化，然后再经冷却、凝结、长大等过程制备纳米颗粒的方法。纳米二氧化钛的气和制备方法有很多，现分别介绍如下：.1TiCI4氢氧火焰法[2]该法与气相法制备0炭黑的原理相似，是将TiC14气体导入氢氧火焰（700°C〜1000°C）中进行气相水解生成纳米二氧化钛。其基本的化学式如下：TiC14（气体）+2H2（气体）+02（气体）===TiO2（固体

4、）+4HCl（气体）.TiC14氢氧火焰法由德国的Degtissa公司开发成功，最初仅用于白炭黑的生产，20世纪80年代后期冰用于纳米级二氧化钛的生产，该工艺制得的粉体的晶型一般是锐钛矿和金红石的混合型，产品纯度高、粒径小、比表面积大、分散性好、团聚程度小，主耍应用于电子材料、催化剂和功能陶瓷等领域。该工艺的特点是生产过程较短，自动化程度高。但由于其过程温度较高，而且生成的HC1对设备腐蚀严重，对设备材质要求较高；此外在生产过程屮还需精确的控制工艺参数。因此很少在工业化生产中应用。JangHD,KimSK在一个改进过的火焰分散反应器中，将TiC14气体

5、和氩气导入氢氧火焰屮，进行高温分解合成纳米二氧化钛，其总反应式如下：TiC14（气体）+4H2（气体）+202（气体）>TiO2（固体）+4HCl（气体）+2HO2.制得的纳米二氧化钛粒径在10〜30nm,晶型为锐钛矿和金红石的混合型l3j.1.1.2四氯化钛气相氧化法［4］这种方法与氯化法制备普通金红石型的原理相似，只是对控制条件的耍求更加复杂和精确，其基本过程是：以四氯化钛为原料，以氮气为载气，以氧气为氧，在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米二氧化钛.其反应式如下TiC14（气体）+02（气体）一＞TiO2（固体）+2C12（气体）.该工艺的

6、优点是0动化程度高，可制备出优质的粉体.但由于喷嘴和反应器的结构设计以及二氧化钛粒子遇冷壁结疤等问题还没冇得到很好的解决，目前，此工艺还只是处于实验室小试阶段。上海大学的施利毅等人对气相氧化法制备纳米二氧化钛微粒屮关于粒度和晶型的控制进行了研究，发现提高氧气预热温度冇利于促进成核，微粒粒径小、分布窄；随反应时问、停留时间或起始浓度的提高，微粒粒度增大；晶型转化促进剂浓度增加冇利丁•晶粒尺寸减小；金红也相含量随反应温度变化出现最大值；随停留时问延匕、晶型转化促进剂的增加，金红石和含量增大

7、51。1.1.3钛醇盐气相水解法该工艺最早是山美国麻省理工学院开发

8、成功，其原理是；以氮气、氦气或空气为载气，把钛醇盐蒸气和水蒸汽分别引入反应器的反应区，钛醇盐蒸气经喷雾和氮气急冷后形成Ti（OR）4气溶胶颗粒，然后再与水蒸气反应，快速水解生成纳米二氧化钛粒子.其反应式如下：nTi（0R）4（气体）+4nH2O（气体）一＞nTi（0H）4（气体）+4nR0H（气体），nTi（OH）4（固体）一＞nTiO2•H20（气体），nTiO2•H2O（固体）——＞nTiO2+nH2O（气体）.该工¥的#点是：操作温度低、能耗小、对设备材质要求不高，并可进行可持续生产，不足之处在于原料较贵。1.1.4钛醇盐气相分解法［6］该工艺的

9、原理是：以钛醇盐为原料，将其加热气化，用氮气、氦气或氧气作载气，把钛醇盐蒸气预热后导入热分解炉