新型材料介绍纳米二氧化钛课件.ppt

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1、纳米TiO2的制备及性能研究进展材料化学何思颖纳米TiO2的基本知识二氧化钛具有稳定性好、无毒、超亲水特性、光催化效率高和不产生二次污染等特点，有着广阔的应用前景。纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型和金红石型。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型。纳米TiO2的基本知识20世纪80年代以前，纳米TiO2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80年代以后，开发的纳米TiO2用作透明效应和紫

2、外线屏蔽剂，为纳米TiO2打开了市场，使纳米TiO2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。纳米TiO2的研究现状在国外普遍开展了纳米TiO2的制备和应用技术开发，并取得了阶段性成果。我国纳米TiO2的研究在“九五"期间形成了高潮。目前，国内涉及纳米TiO2生产的公司约有十家，总生产能力在1000多吨。纳米TiO2的研究现状纳米TiO2的研究意义纳米TiO2自20世纪80年代后期问世以来，由于粒子的细小、比表面积的扩大而产生了较常规材料所不具备的特殊效应，以及其所具有的光催化作用及紫外屏蔽等功能。对我国来

3、说，纳米TiO2技术的开发与应用的不断创新，不仅能创造良好的经济效益，提高我国环保、塑料、汽车、精细化工等工业的技术水平，而且还能带动其它新型纳米材料产业的兴起，促进我国高新技术产业的发展。纳米TiO2有白色和透明状的两种颗粒，常见的TiO2粉体有金红石、锐钛矿、板钛矿等3种晶型。其中金红石和锐钛矿是四方晶系，板钛矿是正交晶系。纳米TiO2化学性能稳定。纳米TiO2的一个显著特点是它具有半导体性质。纳米TiO2的性能-----物理化学性能纳米TiO2的性能--------光催化性能原理：TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带

4、宽度为3.2ev（锐钛矿），当它受到波长较小的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带，形成光生电子；而价带中则相应地形成光生空穴。吸附在TiO2表面的氧俘获电子形成原子氧，而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成羟基自由基。纳米TiO2的制备方法通常纳米钛白的制备方法分为两类:气相法和液相法。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；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。--------气相法SHIXi

5、aoliang,JournalofWuhanUniversityofTechnology-Mater.Sci.Ed.Aug.2011,600-605液相法主要包括均匀沉淀法、萃取法、溶胶－凝胶法、溶剂热法等。均匀沉淀法以硫酸法制备TiO2工艺的中间产物——钛液为原料制备出纳米金红石型二氧化钛粒子；萃取法也以钛液为原料，采用萃取法将TiO2转为有机物溶胶，再将此溶胶蒸馏制成纳米钛白粉体；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TiO2附着在各种载

6、体上。纳米TiO2的制备方法--------液相法ShengweiLiu,ChemistryofMaterials,2011,23,4085–4093纳米TiO2光催化氧化的应用（一）降解废水中的污染物1.光催化降解污染物二氧化钛光催化技术起源于20世纪70年代，科学家们将TiO2光催化应用于剧毒多氯联苯的降解研究，开始了TiO2光催化应用于污染治理的研究。TiO2已成为最有开发前景的绿色环保型催化剂，美国将TiO2光催化技术视为解决环境问题的首选技术。（一）污水处理（二）气相光催化氧化降解挥发性有机污染物Seul-YiLee

7、,JournalofIndustrialandEngineeringChemistry,19(2013).1761-1769（三）降解有机农药废水。利用纳米TiO2光催化去除农药虽然不能使所有的污染物完全矿化，但是不会产生毒性更高的中间产物，这是其它方法无法相比的。（四）降解水中重金属离子污染物。利用纳米TiO2光催化降解还能解决汞、铬、铅等金属离子的污染问题。利用光催化，Hg2+从含氧溶液中被电子还原成Hg沉积在TiO2表面，此法同样还适用于铅。纳米TiO2光催化氧化的应用紫外线屏蔽剂TiO2对紫外线具有十分优异的屏蔽作用。

8、纳米TiO2无毒、无刺激、耐水、无异味、稳定性好，作为紫外线屏蔽剂主要应用于防晒化妆品、涂料、塑料、化纤、橡胶等方面。纳米TiO2光催化氧化的应用抗菌剂TiO2在光照下对环境中微生物有抑制或杀灭作用。利用纳米TiO2的光催化性可充分抑制或杀灭环境中的有害微生物，使环境微生物对