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1、纳米氧化钛前言：纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可用于化妆品、功能纤维、塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。 基本介绍： 1.杀菌功能 2 .卫生陶瓷洁具3 水处理4新型抗菌荧5抗菌纤维6 抗菌建材和抗菌涂料7杀灭口腔微生物8.防紫外线功能9.光催化功能10. 防雾及自清洁功能11.纳米二氧化钛可作为锂电池、太阳能电池原料12.纳米二氧化钛（同T25F）用在纺织上可以替代PVA1. 纳米氧化钛的制备方法：（1） 气相制备法： 1.低压气体蒸发法在低压的氩
2、、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。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,离心收集器或过滤式收集使微粒与气体分离而获得纳米二氧化钛微粒。3.溅射法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. 5k
3、V。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。4，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。,5,.钛醇盐气相水解法最早由美国麻省理工大学开发成功的,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)
4、+ 4nROH 日本的曹达公司和出光兴产公司利用氮气、氦气或空气做载气,把钛醇盐和水蒸气分别导入反分应器的反应区,进行瞬间和快速水解反应,通过改变反应区内各种蒸汽的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反应温度来调节纳米TiO2 粒径和粒子形状,这种工艺可获得平均原始粒径为lO - 150nm , 比表面积为50 -300m2/ g 的非晶形纳米TiO2 。粒子。其工艺特点是操作温度较低、能耗小,对材质要求不是很高,并且可以连续化生产。6.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
5、 (g) + O2 (g) TiO2 (s) + 4HCl(g)该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。其工艺特点是过程较短,自动化程度高;但因其过程温度较高,腐蚀严重,设备材质要求较严,对工艺参数控制要求准确,因此产品成本较高,一般厂家难以接受。7.钛醇盐气相分解法该工艺以钛醇盐为原料,将其加热气化,用氮气、氦气、或氧气做载气把钛醇盐蒸汽预热后导入热分解炉,进行热分解反应,以钛酸丁酯为例:nTi (OC4H9) 4 (g) nTiO2 ( s) + 2nH2O (g) +4nC4H8 (g)日本出光兴产公司利用钛醇盐气相分解法生产球形非晶形的纳米TiO2
6、可以用作吸附剂、光催化剂、催化剂载体;和化妆品等。8.TiCl4 ,气相氧化法这种方法与氯化法制造普通金红石的原理相类似,只是工艺控制条件更加复杂和精确,化学反应式是:TiCl4 (g) + O2 (g) TiO2 (g) + 2Cl2 (g)nTiO2 (g) nTiO2 (s)施利毅,李春忠等利用N2 携带TiCl4 蒸汽,预热到435 后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器,O2 预热到870 后经套管喷嘴的外管也进入反应器,TiCl4 和O2 在900 1400 下反应,生成的TiO2 微粒经粒子捕集系统,实现气固分离,改工艺目前还处于小试阶段。其优点是自动化程度高,可制备优质粉体。 （
7、2），液相法：1.共沉淀法(液相沉淀法)向含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后,所有粒子沉淀的方法称共沉淀法。共沉淀法一般以TiCl4 或Ti (SO4) 2 等无机钛盐为原料,将氨水、(NH4) 2CO3 、Na2CO3 、或NaOH 等碱性物质加入到钛盐溶液中,生成无定形的Ti (OH) 4 沉淀,将沉淀过滤、洗涤、干燥,经600 左右煅烧得到锐钛型纳米TiO2粉体,或在800 以上煅烧得到金红石型纳米TiO2 粉体。也可将硫酸法生产钛白粉的半成品水合TiO2洗净后,加硫酸溶解形成TiOSO4 水溶液,再加碱中和水解,将生成的产物煅烧得到纳米TiO2 粉体。一般的工艺流程如下:加碱中和水解工艺
8、的突出优点是原料来源广,产品成本较低,缺点是工艺路线长,自动化程度较低,各个工序的工艺参数须严格控制。2.均匀沉淀法均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀地释放出来。该方法中加入溶液的沉淀剂不立刻与沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使沉淀物在整个溶液中缓慢生成。此类沉淀剂代表性试剂是尿素,其水溶液经加热发生水解反应:CO(NH2) 2 + 3H2O 2NH3H2O + CO2x氨水电离得到沉淀剂:NH3H2O NH+4 + OH-生成TiO(0H) 2 沉淀:TiO+2 + OH- TiO(0H) 2 偏钛酸煅烧得到TiO2 粒子:TiO(OH) 2 TiO2 + H
9、2O该法的优点是由于沉淀剂是通过化学反应缓慢生成的,因此,只要控制好生成沉淀剂的速度,就可避免浓度不均匀现象,使过饱和度控制在适当范围内,从而控制粒子的生长速度,获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子。3.水热法(高温水解法)水热反应是高温高压下在(水溶液) 或水蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。自1982 年开始用水热反应制备超细微粉的水热法已引起国内外的重视。用水热法制备的超细粉末,最小粒径已经达到数纳米的水平。水热法制备纳米粉体是在特制的密闭反应容器(高压釜) 里,采用水溶液作为反应介质,通过对反应容器加热,创造一个高温、高压反应环境,使前驱物在水热介质中溶解,进而成核、生长、
10、最终形成具有一定粒度和结晶形态的晶粒。水热法制备粉体常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱体,第一步是制备钛的氢氧化物凝胶,反应体系有四氯化钛与氨水体系和钛醇盐与水体系。第二步将凝胶转入高压釜内,升温( 250 ) ,造成高温、高压的环境,使难溶或不溶的物质溶解并且重结晶,生成纳米TiO2 粉体。该法能直接制备结晶良好且纯度高的粉体,不需作高温灼烧处理,避免形成粉体硬团聚,可通过改变工艺条件,实现对粉体粒径,晶型等特性的控制。4.溶胶凝胶法(胶体化学法)溶胶凝胶法是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、培烧去除有机成分,最后得到无机材料。(6)
11、醇盐水解法最常用的方法是溶胶凝胶法。它是以醇钛盐Ti (OR) 4 为原料,无水醇为有机溶剂,加入一定量的酸,起抑制水解作用,也可加入一定量的NH3H2O ,诱导所得粒子间产生静电排斥力,阻止粒子间的碰撞,防止进一步产生大粒子。为防止Ti (OR) 4 ,强烈水解,先将一定量的醇与Ti (0R) ,混合,再把醇、水、酸的混合液逐滴滴入溶液中,充分混合。为了防止发生团聚,需加入分散剂,如三乙胺、羟基丙酯纤维素或三醇硅烷作为反应的中间体。经5 7d凝胶化过程完成后,将湿凝胶置于真空炉中,于50 60 干燥数小时,得到松散干凝胶粉末,再把干凝胶粉末在氧气气氛中进行不同的热处理。所得Ti02 粒子粒径
12、为20 100nm ,干凝胶粉体为无定型结构。经250 300 热处理后,出现锐钛型,480 左右时,全为锐钛型,温度大于550 时,出现金红石型结构,温度为800 时,所有晶粒为金红石型。所制得的纳米TiO2均为球形。溶胶凝胶法具有合成温度低,制得的纳米粒子化学均匀性好、纯度高、颗粒细等优点。5.微乳液法微乳液法是在表面活性剂的作用下,水溶液高度分散在油相中形成热力学的稳定体系。施利毅等利用此法制备了纳米二氧化钛粒子,其主要过程是将TX - 100 和正己醇按质量比3 :2 混合,加入适量的环己烷混合均匀,分别2003年3月纳米二氧化钛制备方法9取5. 0ml 混合液于15. 0ml 离心管
13、中。各自加入一定体积的0. 14mol/ L TiCl4 溶液,充分乳化,得到含TiCl4 盐酸溶液的微乳液,采用类似方法制备3. 5mol/ L NH3H2O 的微乳液。将含不同电解质的微乳液混合, 充分搅拌3h 后, 以4000r/min 的速度离心分离,汲取清液,沉淀物用丙酮- 乙醇混合液充分洗涤、离心、反复3次,然后干燥至质量基本不变,得水合TiO2 。该法具有不需加热设备简单、操作容易、粒子可控等优点。 纳米氧化钛的供应商：河南惠尔纳米科技有限公司杭州万景新材料有限公司 武汉银河化工有限公司销售总部 莱阳子西莱环保科技有限公司淄博晓光化工材料有限公司上海江沪钛白有限公司杭州万景 新材
14、料有限公司南京海泰纳米材料有限公司杭州市溢利鑫化工贸易有限公司中外合资上海江沪钛白制品有限公司宣城晶瑞新材料有限公司杭州市溢利鑫化工贸易有限公司纳米氧化钛的具体制备方法：一种纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于：以工业TiO2粉体为原料，先水化1072小时；加入无机酸溶液在0100下搅拌2496小时，无机酸选自HCl、HNO3、H2SO4、H+/Ti，摩尔比0114，pH值范围在0715；静置陈化1060小时，滤去没被胶溶的TiO2粉体，得到透明TiO2溶胶。本发明制备得到的TiO2溶胶稳定，粒径分布单一，粒径小，具有显著的尺寸量子效应和良好的TiOH基表面态，并且该方法工艺简单，成本低廉，易于
15、实现工业化大规模。相关公司简介：宣城晶瑞新材料有限公司 宣城晶瑞新材料有限公司成立于2009年12月，是一家专业从事高纯材料及纳米新材料研发、生产、应用及销售的高新技术股份制企业。公司建厂于安徽省宣城市宣州工业新区麒麟路北段，注册资金1188万元，总资产9800万元，是宣州区政府重点招商引资引进的高新技术企业。我公司是中国国家标准化管理委员会纳米氧化铝国家标准制定企业，国家中小企业创新基金重点扶持企业，安徽省科技厅认定的高新技术企业，宣城市专利示范培育企业，是目前国内规模化、专业化研究生产超高纯材料、纳米氧化物的生产基地。公司专业技术处世界领先水平，生产能力居我国前列。公司现拥有年产2000吨
16、高纯5N Al2O3及1000吨高纯纳米氧化铝及其系列产品、600吨纳米二氧化钛及200吨高催化活性纳米二氧化钛及其系列产品、1000吨超细高纯氧化锆及其系列产品、200吨纳米无机抗菌剂及其系列产品的生产能力。现生产的产品有：高纯Al2O3、高纯纳米TiO2系列粉体、超活性纳米TiO2催化剂、纳米TiO2液体、纳米TiO2银抗菌剂、纳米高纯ZrO2、超细高纯ZrO2、纳米涂层材料、纳米载银抗菌粉、纳米SiO2、纳米ZnO、光触媒、纳米三防整理剂等系列粉体、液体、制剂产品。公司产品广泛用于信息通讯、航空航天、军事、涂料、空气治理、橡胶、油墨、塑料、化妆品、医药、服装等领域，凭借着卓越的品质和优秀
17、的售前售后服务，深受国内外广大客户好评。母公司杭州万景新材料有限公司致力于纳米新材料研发、生产已有近20年历史，公司自成立起，就十分重视研发投入和科技成果的转化，公司同时还与日本北海道大学、浙江大学、合肥工业大学等国内外知名学府和科研机构建立了长期的产学研合作关系，综合研发实力得到大幅提高，现已研发了多项在国内外处领先地位且有完全自主知识产权的技术及产品，在国内外率先实现了多项新技术的实现与应用，获得了5项国家发明专利 ，现仍有多项专利技术正在授权论证中。公司实行现代化企业管理制度，已通过ISO9001国际质量体系认证和ISO14001环境管理体系认证。公司秉承“专业、创新、务实、真诚、高效”的经营理念，崇奉勤勉、团结、合作的团队精神，以技术为核心、视质量为生命，坚持“依靠高素质的人才，生产高技术的产品，实行高标准的管理，实现高效益的企业”的经营宗旨，立足安徽、面向全国，胸怀全球，产品满足国内市场的同时，积极拓展海外市场，营销网络正逐步向欧亚及南北美洲等国家和地区市场延伸，力使公司的国际竞争力得到进一步提升，打造一流国际品牌。