逍遥学能 2016-05-19 09:42
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功能，在汽车、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。
应用研究活跃，当前将纳米钛白作为光催化剂的应用研究很活跃，在光催化处理有机废水、大气中的有机污染物研究中，现已发现纳米二氧化钛作为光催化剂可以处理卤代脂 肪烃、卤代芳烃、有机酸类、酚类、硝基芳烃、取代苯胺等以及空气中诸如甲醇、丙酮等有害污染物。日本已在高速公路两侧、隧道内设置了涂复纳米二氧化钛的光催化板，用于 除去氮氧化物来防治汽车尾气。纳米钛白的光催化作用还能杀菌，如纳米二氧化钛对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有强杀菌力，可将其用于医院手术台和墙壁、浴缸瓷砖及卫生间等地方。另外，纳米钛白还能使癌细胞失活，为治疗恶性肿瘤提供了一条捷径。
近年来，纳米钛白由于其光稳定性、无毒而成为光电太阳能转换电池最普遍使用的材料，具有量子尺寸的Cd S对多孔多晶纳米二氧化钛电极的敏化作用，在单色光照射下，光电转换率达6％；经三双吡啶钌敏化的纳米二氧化钛P EC电池，在模拟太阳光下，光电转换效率可达12％，光电流密度大于12A／cm2。1997年和1998年，我国已有研究人员完成了导电高聚物与纳米二氧化钛的复合，材料性能卓越。
此外，纳米钛白具有的优异紫外线屏蔽作用、透明性以及无毒等特点，使其成为防晒霜类护肤产品的理想添加材料；在色母粒中具有良好的分散性，因而采用纳米钛白所制备的塑料包装材料透明性很高；因其具有的防紫外线性能及无毒性，可用作天然和人造纤维的良好紫外线屏蔽剂。同时，纳米钛白还可用作树脂油墨着色剂、硅橡胶补强剂、固体润滑剂的添加剂、高效光敏催化剂、吸附剂等。在国外，纳米钛白在防晒化妆品、高级轿车金属色面漆、电子工业、复印机行业、高压绝缘材料、集成电路基板、荧光管等方面已有广泛应用。
生产方法各有千秋，目前纳米钛白的制备方法大致可分为两类，即气相法和液相法。其中气相法包括气相氧化法和气相水解法。气相氧化法是将高纯度的四氯化钛高温下氧化，生成非常光亮的纳米二氧化钛，它适合大规模生产，但副产物的腐蚀性强，投资大，设备结构复杂，材料要求耐高温、耐腐蚀，研究开发难度大；气相水解法是将高纯度的四氯化钛在氢焰中进行高温水解而制得纳米二氧化钛，它具有产品纯度高，工艺复杂和投资大的特点。
液相法包括均匀沉淀法、萃取法、溶胶-凝胶法等。均匀沉淀法以硫酸法制备钛 *** 工艺的中间产物??钛液为原料，外加金红石型二氧化钛晶种为促进剂，以十二烷基磺酸钠为表面活性剂，尿素为沉淀剂，制备出纳米金红石型二氧化钛粒子；萃取法也以硫酸法钛白生产过程的中间产品??钛液为原料，采用萃取法将二氧化钛转为有机物溶胶，再将此溶胶蒸馏制成纳米钛 *** 体；溶胶-凝胶法一般以钛醇盐及无水乙醇为原料，加入少量水及不同的酸或有机聚合添加剂，经搅拌、陈化制成稳定的涂膜溶胶，再利用溶胶将二氧化钛附着在各种载体上。总的来讲，液相法较易控制纳米钛白的粒径，但生产周期长，产量低。
由于纳米二氧化钛粉末的强极性，在极性介质中易于凝聚，从而影响其优异性能的发挥。因此，在实际应用中，必须对纳米二氧化钛粉末进行表面处理，这也是纳米钛白工业化生产中必不可少的关键步骤，并直接影响产品的应用范围。目前的处理措施是在其表面包覆一层无机物或有机物膜以避免粉末粒子的团聚，今后的研究重点在于选择合适的修饰剂、在通常条件下表面包覆的实现以及化学原理的理论研究等方面。
不断揭示新的特性纳米技术是未来全球科技发展的九大关键技术之一，与其他纳米材料一样，纳米钛白由于其单个粒子的尺寸极小，比表面能大，粒子极易团聚，因此纳米钛白的分散性问题依然是未来相当一段时间内急待解决的技术核心，这也是纳米钛白研究的关键技术之一。另外纳米钛白在环保、塑料、涂料等相关领域中的应用技术的开发同样具有重大意义。相信随着人们对纳米钛白特殊性能及应用领域的不断揭示，它必将显示出越来越广泛的发展前景。