納米tio2的的制備與性能應(yīng)用

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1、納米TiO2材料的制備及其應(yīng)用中文摘要：納米TiO2是一種新型的無機(jī)材料，具有一定的光學(xué)性質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒性、超親水性等特性。文章綜述了納米TiO2的制備方法，主要包括氣相法、液相法、固相法，分析了不同制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，介紹了納米TiO2材料在殺菌材料、處理污水、廢水、光催化分解水制氫、光誘導(dǎo)的親水涂料和自清潔設(shè)備、太陽(yáng)能電池電極等領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵字：納米TiO2；制備；應(yīng)用Abstract:Asanewkindofinorganicmaterials,nano-TiO2hadveryvaluableopticalproperties,che

2、micalstability,thermalstability,nontoxicity,superhydrophilicandsoon.Differentmethodsforpreparingnano-TiO2wereintroduced,whichmainlyincludedgasphasemethod,liquidphasemethodandsolidphasemethodetc.Theadvantagesanddisadvantagesofthedifferentpreparationmethodswereanalyzed.Inaddition,theap

3、plicationofnano-TiO2materialsasbactericidalmaterials,sewageandwastewatertreatment,hydrogenproductionbyphotocatalyticdecompositionofwater,photo-inducedhydrophiliccoatingsandself-cleaningdevicesandsolarcellelectrodeswasintroduced.Keywords:nanometersizedTiO2；preparation；applications一、前言

4、納米TiO2是一種新型的無機(jī)材料，由粒子具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì)使得其晶體具有優(yōu)異的特性。納米TiO2在可見光區(qū)有較強(qiáng)的紫外光吸收能力、反射能力和散射能力，因此它可以廣泛應(yīng)用于防曬化妝品、光催化劑、高檔涂料、人造纖維中。由于其具有非常好的催化性能，可應(yīng)用于空氣凈化、除臭殺菌、污水凈化等領(lǐng)域。同時(shí)TiO2納米顆粒具有很好的親油性和親水性，可以制成防霧和自凈化玻璃。另外TiO2微粒具有良好的耐候性、耐腐蝕性、較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、高比表面積、無毒、易分散、易燒結(jié)和低熔點(diǎn)等獨(dú)特性能，又被廣泛應(yīng)用于功能陶瓷、油墨、高性能涂料、

5、半導(dǎo)體材料、太陽(yáng)能電池等諸多領(lǐng)域[1]。文章綜述了納米二氧化鈦的結(jié)構(gòu)和各種制備方法，并對(duì)納米二氧化鈦的廣泛應(yīng)用進(jìn)行了分析和闡述。二、納米TiO2結(jié)構(gòu)納米TiO2有三種礦物形式：銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。銳鈦礦相二氧化鈦的結(jié)構(gòu)屬于四方晶系，其中每個(gè)八面體與周圍8個(gè)八面體相連接（4個(gè)共邊，4個(gè)共頂角），4個(gè)TiO2分子組成一個(gè)晶胞(圖1-1（b）)，主要用于紫外光照射下的光催化劑。由于高電子遷移率、低介電常數(shù)和低密度，銳鈦礦二氧化鈦在太陽(yáng)能電池應(yīng)用中很受歡迎。金紅石相二氧化鈦也是四方晶系，Ti原子位于晶格中心，6個(gè)氧原子位于八面體的棱角上，每個(gè)八面體與周圍10個(gè)八面體

6、相連（其中有八個(gè)共頂角，兩個(gè)共邊），兩個(gè)TiO2分子組成一個(gè)晶胞（圖1-1（a））。金紅石相在大多數(shù)的溫度和壓力下都比較穩(wěn)定。作為催化劑來講，金紅石相二氧化鈦的活性是非常低的，所以其主要用作涂料中的白色顏料。板鈦礦二氧化鈦屬于斜方晶系，6個(gè)TiO2分子組成一個(gè)晶胞。因?yàn)榘邂伒V相晶體結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，所以在自然界中存在比較稀少[2]。三種晶相中金紅石相是最穩(wěn)定的，銳鈦礦相和板鈦礦相經(jīng)過加熱處理后會(huì)發(fā)生不可逆的放熱反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相。三、納米TiO2的制備方法1、氣相法1.1、物理氣相沉積法(PVD)將化合物、金屬或合金在真空條件下或在惰性氣體中，通過激光、電弧高

7、頻感應(yīng)、等離子體等方法，使原料氣化或形成等離子體，然后驟冷使之凝聚成微粒，這種方法稱為物理氣相沉積法。該法的特點(diǎn)是，在制備過程中不伴隨化學(xué)反應(yīng)，所制得的納米TiO2粉體純度高，顆粒大小分布均勻，尺寸可控，適合于生產(chǎn)高熔點(diǎn)納米金屬粒子或納米顆粒薄膜；但對(duì)設(shè)備和技術(shù)要求高，納米粒子回收率低、成本高[3]。1.2、化學(xué)氣相沉積法(CVD)1)TiCl4氣相氧化法該法是使TiCl4氣化后與O2在高溫下進(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，反應(yīng)式如下:TiCl4(g)+O2(g)=TiO2(g)+2Cl2(g)該工藝的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，可以制備出優(yōu)質(zhì)的TiO2粉體。缺點(diǎn)是TiO2粒子遇冷結(jié)

8、疤的問題較難解決；對(duì)設(shè)備