纳米钛白粉应用与有机包膜处理

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1、....页眉纳米钛白粉的应用及有机包膜处理0前 言   钛白粉作为一种被普遍使用的高档白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。而纳米材料是当今新材料研究中最富有活力的，对未来社会经济发展有着十分重要影响的研究领域。纳米钛白粉作为其中重要的一员，近年来一直是国内外竞相研究开发的热门课题，其制法日趋完善，应用领域也日益扩大。纳米钛白自20世纪80年代问世以来，因其颗粒细小、比表面积大而具有常规材料所不具备的特殊效应，如量子效应、隧道效应、独特的颜色效应，以及光催化作用及紫外屏蔽等

2、功能，在功能性涂料、汽车、化妆品、卫生保健、废水处理、环保等方面显示出广阔的应用前景，应用研究极其活跃。国内目前有江苏河海纳米和攀钢研究院等几家较大的纳米钛白粉生产企业，纳米钛白粉的生产技术走在了前沿。1纳米钛白粉的特殊性   由于纳米钛白粉的特殊的晶体结构，决定了其特殊的性质，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1～100nm)或由他们作为基本单元构成的材料。   (1)表面与界面效应   这是指纳米晶体粒子表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的巨大变化。例如粒子直径为10nm时

3、，微粒包含4000个原子，表面原子占40％；粒子直径为1nm时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10nm和5nm时，比表面积分别为90m2／g和180m2／g。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。   (2)小尺寸效应   ....页脚.....页眉当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、

4、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。   (3)量子尺寸效应   当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有

5、种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1．1365kg水里只要放入干分之一质量的这种粒子，水就会变得完全不透明。   (4)宏观量子隧道效应   微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。纳米钛白粉的粒度一般为10～50nm。是20世纪80年代末发展起来的主要纳米材料之一。具有上述的纳米粒子的各种特殊性。2纳米钛白粉的用途   由于纳米超微粒子具有特殊性能，这就决定了纳米钛白粉在各个领域中具有广阔的应用前景。   (

6、1)在化学工业中的利用   催化是纳米超微粒子应用的重要领域之一。利用纳米超微粒子的高比表面积与高活性可以显著地提高催化效率，国际上已作为第四代催化剂进行研究和开发。纳米钛白粉具有很高的化学活性，良好的耐热性和耐化学腐蚀性，可用作性能优良的催化剂、催化剂载体和吸收剂。(2)在电子工业产品中的应用   ....页脚.....页眉纳米钛白粉是许多电子材料的重要组成部分，可用于制作纳米敏感材料及纳米陶瓷功能材料。由于纳米粒子尺寸小，比表面积大，表面活性高，所以适合作气敏材料，如纳米钛白粉可制成灵敏度很高的气敏元件。同时，由于纳

7、米相陶瓷一次成型塑性形变是可以实现的，人们利用纳米钛白粉一次成型形变制成了纳米二氧化钛陶瓷，这种陶瓷具有超细晶粒尺寸并保持它们的特性。   (3)在环保方面的应用   纳米钛白粉粒子的光催化作用在环保方面有广阔的用途。随着社会经济的发展，人们越来越重视生活质量和健康水平的提高。抗菌、防腐、除味、净化空气、优化环境将成为人们的追求。当前全球面临着严重的环境污染，纳米钛白粉作为耐久的光催化剂已经解决了应用在除了水和空气净化之外的各种环境方面的问题。有关资料表明，纳米钛白粉对于破坏微观的细菌和气味是有用的。另外还可以使癌细胞失

8、活，对臭味进行控制，对于氮的固化和对于清除油的污染都是十分有效的。   (4)在化妆品工业中的应用   纳米钛白粉具有优异的紫外线屏蔽性，再加上它的透明性(不会在皮肤上残留白色，能厚涂抹)和无毒(不会刺激皮肤引起发炎)等特点，至今已成为防晒化妆品的理想原料。据行业报道，在日本每年都有一定量的纳米钛白粉作为防晒剂、化妆