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1、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，
2、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
3、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。液相法制备纳米TiO2具有设备简单、易操作、成本低等优点，但容易发生团聚，形貌不容易控制。2.1.1液相法液相法是选择可溶于水或有机溶
4、剂的金属盐类,使金属盐溶解,9并以离子或分子状态混合均匀,再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸发、结晶、升华、水解等过程,将金属离子均匀沉淀或结晶出来,再经过脱水或热分解制得粉体。它又可分为胶溶法、溶胶—凝胶法、醇盐水解法、沉淀法等。2.1.2气相法气相法是使用金属钛的卤化物、金属有机钛化合物等在加热下挥发,经气相反应使生成物TiO2沉淀出来。它又可分为物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、激光诱导与化学气相沉积法(LICVD)。2.1.3固相法该法用固态物料热分解或固一固反应进行的。它包括氧化还原法、热解法和反应法。比较常用的是用偏钛酸热解法制备纳米TiO2。该
5、法工艺简单,操作易行,可批量生产,但制得的纳米TiO2粒径分布较宽。2.2纳米二氧化钛表面改性剂的研究现状纳米TiO2的表面改性就是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与纳米TiO2表面上的羟基发生反应，消除或减少表面醇羟基的量，接枝或包覆其他化学物质，使产品由亲水变为疏水，以达到改变表面性质的目的。纳米TiO2按表面改性剂分为无机改性和有机改性。无机表面改性包括无机化合物包覆、离子掺杂、金属沉积、强酸修饰。纳米TiO2经无机表面改性后，表面呈亲水性，适合在极性体系中应用。但加入到塑料、橡胶、化纤、化妆品等有机体系中就不易分散，不能发挥纳米TiO2的特殊性能。为使它在
6、有机体系中有较好的相容性与分散性，需要进行有机表面改性。有机表面改性方法的优点是表面改性不会对颗粒的晶型和制备过程产生影响，改性后的纳米粒子分散性好，不易团聚。该方法主要包括偶联剂法、表面活性剂法、聚合物包覆法、光敏化剂法[4]等。纳米粒子改性的实施手段，也可称为纳米二氧化钛表面改性的物理方法，主要分为机械力分散法、超声波分散法、高能处理法等。3.应用3.1基于半导体性质和电学特性的应用领域TiO2是一种多功能性的化工材料，基于其电磁和半导体性能[5]，在电子工业中有广泛应用，基于其介电性制造高档温度补偿陶瓷电容器以及热敏、温敏、光敏、压敏、气敏、湿敏等敏感元件。TiO2
7、气敏元件可用来检测多种气体,包括H2、CO等可燃性气体和O2。TiO2气敏元件可用作汽车尾气传感器,通过测定汽车尾气中O2含量9,可以控制和减少汽车尾气中的CO和NOx的污染[6],同时提高汽车发动机效率。TiO2氧敏元件还可用在锅炉、金属热处理炉、无机材料[7]烧结炉中，测定燃烧排气中的O2含量,可以提高燃烧效率和防止大气污染。还可用于熔炼金属时控制气氛中的O2含量。3.2基于紫外屏蔽特性和可见光透明性的应用领域纳米TiO2，无毒、无味，对皮肤无刺激，无致癌危险性，使用安全可靠；对UVA[8]和UVB都有很好的屏蔽作用，且可
