纳米二氧化钛范文

纳米二氧化钛范文第1篇

【关键词】特殊液相沉淀法;二氧化钛;模板剂;介孔材料

纳米TiO2是一种优良的半导体材料，具有价廉无毒、稳定性好、耐磨损性好、无二次污染、适用范围广、可重复回收利用、氧化能力强、使用寿命长、化学稳定性好等优点。但在现实生活中有很多局限性难以解决。直到1992年Mobile等研究人员成功合成出介孔材料之后，纳米二氧化钛被赋予了一种更加权威的面纱――介孔纳米二氧化钛。介孔材料因具有长程有序的孔道结构、一定范围孔径大小且连续可调、具有大比表面积和孔隙率以及表面易于改性等优良性质不仅解决了单纯二氧化钛的不足，超越了纳米二氧化钛，更加广泛的应用在催化、光催化、太阳能电池、传感器、和光电转换等领域，并在分离及光吸附、电、磁等领域表现出了很好的应用前景。

1.实验部分

1.1实验仪器及药品

仪器：PHICTPS--EM420型透射电镜。上海申生科技有限公司W201-S恒温浴锅;沈阳市工业电炉厂制造KSY--12型电炉。

药品：四氯化钛，分析纯，广东汕头西陇化工厂。氨水，优级纯，质量分数27%，北京化工厂。无水乙醇，优级纯，含量99.8% 北京化工厂。吐温80，分析纯，北京化工厂。十二烷基苯磺酸钠，分析纯，北京化工厂。正戊醇，分析纯，北京化工厂。去离子水，自制。

1.2实验步骤

1.2.1纳米二氧化钛粉体的制备

按计算结果准确量取一定体积的四氯化钛溶液，倒入500mL容量瓶中，加乙醇100mL和适量的去离子水定容后放置电磁搅拌器上搅拌10min，制得A液待用;然后在室温下准确量取一定量氨水，倒入500mL容量瓶中，加乙醇100mL去离子水定容后放置电磁搅拌器上搅拌10min，制得B液待用;打开自制反应器，同时快速将A液、B液倒入其中，通过调节二者流量，一直保持反应液PH=9;静置反应生成的沉淀10min，然后倒入布氏漏斗中，用去离子水过滤至上层清液中无氯离子为止;将沉淀移至旋转蒸发器中，进行共沸蒸馏直至成粉末;最后放入马弗炉中在600℃的温度下焙烧30min，得到纳米TiO2。

1.2.2介孔纳米二氧化钛的制备

将纳米 粉体与模板剂吐温80按照质量比1：1、2：1、3：1、1：3、1：2的比例，通过电子天平量取10g TiO2粉体和所需吐温80质量。纳米 粉体研磨后与吐温80混合搅拌，过滤干燥后，放入马弗炉中在600℃的温度下焙烧30min，得到介孔纳米TiO2。接下来，将模板剂吐温80更换为十二烷基苯磺酸钠，将纳米粉体TiO2粉体与十二烷基苯磺酸钠同样按照质量比1：1、2：1、3：1、1：3、1：2的比例，通过电子天平量取10g粉体，通过比例计算并量取十二烷基苯磺酸钠，与纳米TiO2粉体研磨后混合搅拌，过滤干燥，放入马弗炉中在600℃的温度下焙烧30min，得到介孔纳米TiO2。

2.结果与分析

2.1 纳米TiO2的TEM图

图1为纳米TiO2粉体的TEM图，可以看出TiO2粉体粒子粒径分布范围都较窄且大小均匀，平均粒径为20-30nm左右，并且具有很好的分散性，虽然颗粒之间有团聚但是有明显的界限，为软团聚。

2.2 介孔TiO2的TEM图

图1 TiO2纳米粉体的TEM图

图2 介孔 TiO2的TEM图

图2为介孔纳米TiO2粉体的TEM图，可以看出粉体粒径分布范围较窄且孔道大小均匀，排列有序，并且具有很好的分散性，说明在该实验使用？°特殊液相沉淀法？±可以制备介孔纳米材料。在本实验下，模板剂与二氧化钛以1：2的比例混合下制得的介孔TiO2，其效果最佳。

3.结论

本实验首先通过“特殊液相沉淀法”制得纳米二氧化钛粉体，具有较好的分散性且粒径分布均匀;把吐温80和十二烷基苯磺酸钠为模板剂，制备出了介孔纳米TiO2，也具有很好的分散性，并且在模板剂与TiO2的比例为1：2时，效果最好，孔径最为均匀，大小一致，排列有序。

参考文献：

[1]王开明，温传庚，周英彦，等.纳米氧化铝粉体的特殊液相沉淀法制备[J]，金属功能材料，2005，12 （1）：13--15.

[2]叶云，李巧玲.介孔二氧化钛的制备与研究[J].分析仪器，2012，（6）：68-76.

[3]张小博，刘海萍.自组装复合模板法制备Fe3+掺TiO2光催化材料[J].应用化工，2012，41（11）：1951-1953.

[4]卫贤贤，张晔，赵亮富等.有机模板剂对合成纳米TiO2结构影响规律的研究[J].材料导报，2012，26（8）：50-55.

[5]Fengxian Xie，Sheng-Jye Cherng，Shunmian Lu etal.Functions of Self-Assembled Ultra fine TiO2 Nanocrystals for High Efficient Dye-Sensitized Solar Cells[J].ACS appliedmat erials & interfaces，2014，6（8）：5367-5373.

纳米二氧化钛范文第2篇

Abstract： In the asphalt pavement application， titanium dioxide nanoparticles as a catalyst be used to degrade automobile exhaust， and improve the mechanical properties and durability of asphalt pavement in a certain extent. This paper summarizes the application of nanometer titanium dioxide in asphalt and asphalt mixture in the above two aspects， and prospect the development of nano titanium dioxide in the direction of the two study.

关键词： 纳米二氧化钛；沥青改性；催化降解；汽车尾气

Key words： nanometer titanium dioxide；asphalt modification；photocatalytic degradation；automobile exhaust

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0144-03

0 引言

随着科技的高速发展，汽车保有量呈不断增长的趋势，大量汽车排放出的尾气导致生态环境不断恶化，如何改善人类赖以生存的环境已经成为亟待解决的难题。光催化降解污染物由于其新颖性、能源消耗少、环境友好等特点逐渐成为处理工业污染的一项新课题。纳米二氧化钛就是一种新型的光催化剂，研究发现，纳米二氧化钛具有安全无毒、经济实惠、稳定性好等特点。

自1972年Fujishima A利用二氧化钛光催化电解水以来，关于纳米二氧化钛光催化剂的研究就开始逐步增多，利用纳米二氧化钛降解汽车尾气的研究也在逐步加深：日本在多孔路面中撒布纳米TiO2粉末，取得了良好的汽车尾气净化效果；长安大学沙爱民[1]重点研究了分解尾气的路面材料、催化剂、添加剂等，开发出来能高效吸收分解尾气的矿物负载耦合型光催化材料，并自行研制了尾气测试评价系统；东南大学钱春香等人[2]通过在南京某收费站处铺设纳米二氧化钛试验路段，证明纳米二氧化钛能有效催化降解汽车尾气中氮氧化物。纳米二氧化钛除了作为光催化剂以外，也常作为一种添加剂应用于沥青与沥青混合料中，它能提高沥青的抗老化性能，改善沥青混合料的部分力学性能等[3]。

1 纳米二氧化钛在降解汽车尾气中的应用

1.1 纳米二氧化钛催化降解汽车尾气的机理 汽车尾气排放的主要成分是NOx、CO、HC和SO2，汽车尾气排放后首先与路面材料接触，故选择路面材料作为光催化剂固定的载体。二氧化钛是一种能带间隙较宽的新型半导体（n型）材料，由于半导体能带不连续，在波长小于一定范围的光照射下，能吸收能量高于其禁带宽度的波长光的辐射， 产生电子跃迁，形成空穴（h+）电子（e-）对，从而产生活性很强的自由基和超氧离子等活性氧，易将有机物和有害气体催化分解，因此若将纳米二氧化钛添加到路面材料中，在光照条件下，二氧化钛可变为催化剂，将汽车尾气分解为相应的碳酸盐和硝酸盐吸附在路面空隙中，遇下雨天即可随雨水冲走。

分解原理可表示为如下反应式：

■ （1）

■ （2）

■ （3）

1.2 纳米TiO2降解汽车尾气的效果及影响因素 孙立军[4]等在自行研制的试验装置基础上，采用辉绿岩，SBS改性沥青，级配形式为开级配排水沥青磨耗层OGFC。其试验结果表明，向沥青混合料中添加催化剂纳米TiO2两小时后，汽车尾气中的CO化合物的分解率为20%，HC化合物的分解率为16%，NOx化合物的分解率则超过40%，说明纳米二氧化钛对于降解汽车尾气有显著的效果。

影响纳米二氧化钛降解汽车尾气效果的因素主要有以下几种：

①光照强度。孙立军[4]等及谭忆秋[5]通过室内对比试验指出，纳米二氧化钛可以作为光催化剂降解汽车尾气的必要条件是光源。室内白天室外阳光直射及黑暗条件下，催化效能存在较大差异，HC和NOx的降解效能有明显的区别。特别是对于NOx，在紫外线的直接照射下，其降解效能可达80%以上，在室内环境下，降解效能降低到45%左右，而在完全黑暗环境下，几乎无降解效果。

②纳米二氧化钛掺量。都雪静[6]等通过试验研究了不同掺量纳米二氧化钛光对汽车尾气降解效能，试验结果表明，当纳米二氧化钛光催化材料掺量为4%时降解效能最佳。

③纳米二氧化钛掺入方式。孙立军[4]和谭忆秋[5]等对沥青混合料进行的室内试验表明，采用表面涂覆式添加催化剂的降解速率明显高于拌合式。拌合式降解速率下降较慢，对CO、HC和NOx，直接拌和与碾压后涂覆式的降解效果总体相当，拌合式中尽管没有将TiO2置于路面的表面，但沥青膜层较薄，紫外线以及产生的活性氧化物可穿过沥青膜，从而发挥降解汽车尾气的效果，且直接拌合的方式操作简便，而涂覆的方式则存在被车轮带走被风吹散及被雨水带走等风险，在施工中可采用直接拌合的方式掺入催化剂。

④分散度。纳米材料粒径较小，比表面积较大，易出现团聚现象，从而影响纳米二氧化钛的光催化效果，故在沥青混合料中添加纳米二氧化钛时，大多都采用了不同的分散技术，例如分散剂、超声波分散技术等，改善纳米TiO2在沥青中的分散度，增强光催化材料的光降解能力，提高纳米TiO2对汽车尾气中有害气体的降解能力。

⑤其他掺入物。赵联芳[7]等制备了掺Fe3+的纳米TiO2材料，并分析了Fe3+在催化过程中的作用。试验结果表明，Fe3+明显提高了纳米TiO2的光催化性能；在室内自然光作用下对较高质量浓度的氮氧化物均具有较高的光催化效率。通过对TEM照片和XRD谱的分析，从能级理论解释了Fe3+提高纳米二氧化钛催化活性的原因。Yin[8]等利用N和S对纳米TiO2进行掺杂，增强了对可见光的吸收能力，即使在可见光辐照下也能有效降解有毒气体NOx。

2 纳米二氧化钛对沥青及沥青混合料的影响

2.1 纳米二氧化钛对沥青的改性 根据已有的关于填料与基体材料研究可知，颗粒填料对于提高复合材料的各项力学性能有显著影响[9]。纳米二氧化钛作为一种粒径极小比表面积很大的粉体填料，在改善沥青的弹性模量、屈服应力方面具有显著作用。因此，通过添加纳米二氧化钛，以及分散剂等进行二次改性[3][10]来获得优质沥青对于修筑经久耐用的沥青路面具有重大意义。

国内外对于沥青的评价指标有很多，但是由于改性剂的多样化而并未提出适合于纳米改性沥青的通用评价指标。目前，大多数学者仍然选用沥青的三大指标作为纳米改性沥青的评价指标，通过在不同温度下针入度、软化点以及延度的变化损失量来确定最佳的纳米二氧化钛掺量。由于纳米颗粒在沥青中存在一个最大临界体积分数，大于该体积分数，复合材料的性质将发生不利于使用的变化，因此试验中采用的纳米二氧化钛掺量一般都控制在10%以下。

通过对5℃、10℃、15℃温度条件下，对纳米二氧化钛掺量分别由0逐步增加至8%的改性沥青进行针入度、软化点以及延度试验，发现了以下规律[3][11][12][13]：

①随着纳米TiO2掺量的增加，针入度先较小增加后逐步降低，随着紫外线照射时间的增长，添加纳米TiO2的试件的针入度损失率均小于未添加纳米二氧化钛的试件；

②随着纳米TiO2掺量的增加，软化点先降低后逐步升高后又开始降低；添加纳米TiO2对沥青软化点影响很小；但是随着紫外线照射时间的增长，软化点均有所提高，其提高程度小于或基本等于基质沥青；

③随着TiO2掺量的增加，延度逐步降低，当超过4%以后，延度的降低速度加快；紫外线照射下，添加纳米TiO2的沥青其延度损失率有减小的趋势；

④当掺量为1%时，各项指标变化最为明显；且随着纳米二氧化钛掺量的增加，三大指标的变化规律均异于普通改性沥青。

通过三大指标试验以及数据演化规律可以看出，纳米改性沥青具有防御紫外线、辐射抵抗老化的性能。与此同时，杨群等人[3]也通过自制的紫外线老化仪测试残留针入度和残留延度验证了纳米二氧化钛改性沥青的抗老化性能。然而，这也从侧面说明评价沥青性能的三大指标是否依然适用于纳米改性沥青，还需要进行更深层次的研究与探索。

2.2 纳米二氧化钛对沥青混合料性能的影响 鉴于纳米粉体在沥青中的作用效果最终是通过沥青混合料的各项力学性能表现出来的，因此除了上述关于沥青三大指标试验外，众多研究者也测试了掺入纳米二氧化钛粉粒后，沥青混合料的力学性能指标。通过这些数据的变化规律，总结出纳米二氧化钛对沥青混合料性能的影响。

由于研究中所采用的集料级配以及最佳油石比的不同，不同实验得出的实验数据也存在着偏差，本文现将已有文献中各类试验结果归纳为表1，作为参考的依据。

虽然各个试验的实验条件以及基本参数略有不同，但是通过上表以及柱状图依然可以得出以下结论：

①由图1和图2的对比可知，纳米二氧化钛粉粒的掺入，对沥青混合料的马歇尔稳定度、流值均有不同程度的提高，且随着添加剂量的增加产生了小范围的波动；图3中通过与技术要求的比较，说明了纳米二氧化钛掺入后马歇尔稳定度与动稳定度都有所提高，且均满足技术要求，并不影响沥青混合料的路用性能；

②图3中，OGFC排水式开级配磨耗层由于纳米二氧化钛掺入对沥青与石料的粘附性影响较小，因此马歇尔稳定度、动稳定度都有所提高，抗水损坏性能略有下降，但仍能满足规范要求。除此之外混合料的其他性能基本保持不变。

③由于沥青混合料级配不同，采用的沥青种类不同，为了试验结论的准确性，本文并没有对图1、图2、图3进行纵向比较。从上述实验结论及观点可以看出，纳米二氧化钛加入沥青中确实会对其物理化学性能产生一定的影响。

沥青常规试验（如软化点、针入度、延度的试验）的变化趋势具有一定的规律，沥青混合料的基本性能指标也均满足技术要求，对其路用性能的影响也可以通过调整纳米二氧化钛的掺量使得不利影响降到最低。然而，一个值得深入思考的问题是这些适用于聚合物改性沥青的评价指标，是否同样适合评价纳米二氧化钛改性沥青的基本性能，还有待深入研究验证[14][15][16]。

3 结论

①纳米二氧化钛的能带不连续，在光照条件下能吸收能量发生电子跃迁，并形成空穴电子对，产生强活性的自由基和超氧例子等活性氧，可用催化降解汽车尾气，且其降解效果与光照条件、纳米二氧化钛掺量、纳米二氧化钛掺入方式，分散度以及其他掺入物有关；利用以后可在开发能高效吸收分解尾气的矿物负载耦合型光催化材料以及研制尾气测试评价系统等方面深化。

②纳米改性沥青具有防御紫外线、辐射抵抗老化的性能，加入纳米二氧化钛之后，沥青常规试验（如软化点、针入度、延度的试验）的变化趋势具有一定的规律，沥青混合料的基本性能指标也均满足技术要求，对其路用性能的影响也可以通过调整纳米二氧化钛的掺量使得不利影响降到最低。

4 展望

①利用纳米二氧化钛催化分解汽车尾气以及改善沥青性能等方面的研究在我国尚处于初步阶段，以后可在激活纳米二氧化钛催化活性、选择良好载体、与其他材料联合降解空气污染物等方面加强研究；

②沥青常规试验如软化点、针入度、延度这些适用于聚合物改性沥青的评价指标，是否同样适合于评价纳米二氧化钛改性沥青的基本性能需要材料专家的研究与验证，此外，纳米二氧化钛加入改性沥青中，在沥青混凝土路面铺筑完成之后，是否具有净化汽车尾气的效应需要得到进一步的试验验证。

参考文献：

[1]沙爱民.环保型道路建设与维修技术[N].特别关注54-59.

[2]QIAN Chunxiang， ZHAO Lianfang， FU Dafang， et al； Photocatalytic Oxidation of Nitrogen Oxides by Nano-TiO2 Immobilized on Road Surface Materials[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2005， 33（4）： P422-427.

[3]杨群，叶青，刘奕.TiO2改性沥青分散性与抗老化性能[J].同济大学学报（自然科学版）；2011，39（2），P263-265-281.

[4]孙立军，徐海铭，李剑飞，刘黎萍.纳米二氧化钛处治汽车尾气效果与应用方法的研究[J].公路交通科技；2011，28（4），P153-158.

[5]谭忆秋，李洛克，魏鹏，孙政.可降解汽车尾气材料在沥青路面中应用性能评价[J].中国公路学报；2010，23（6），P21-27.

[6]都雪静，许洪国，关强，等.纳米TiO2含量对汽车尾气因子降解效能影响试验研究[J].公路交通科技，2007，24（10）：155.

[7]赵联芳，傅大放，钱春香.掺杂Fe3+的纳米TiO2光催化降解氮氧化物研究[J].东南大学学报，2003，33（5）：677.

[8]Yin S，Ihara K，Aita Y，et al，Visible-light induced photo catalytic activity of TiO（2-x）A（y）（A=N，S） prepared by precipitation route[J]. Photochem Photobiol，2006，179（1-2）：105.

[9]Geor ge Wypych编.填料手册[M].程斌，于云花，黄玉强等译.北京中国石化出版社，2002.

[10]樊亮，张玉贞.纳米材料与技术在沥青路面中的应用研究进展[J].材料导报：综述篇；2010，24（12），P72-75.

[11]张春青，王妍，熊玲.纳米TiO2改性沥青抗紫外线老化能力研究[J].公路与汽运；2011.3；P88-91.

[12]叶超，陈华鑫，李军志.纳米添加剂量对沥青混合料性能的影响[J].大连交通大学学报；2010，31（1），P64-67.

[13]叶超，陈华鑫.纳米SiO2和纳米TiO2改性沥青路用性能研究[J].新型建筑材料；2009，36（6），P82-84.

[14]赵可.不同评价体系间改性沥青高温性能指标的相关分析[J].石油沥青；2001，16（2），P26-31.

[15]詹小丽，张肖宁，谭忆秋，卢亮.改性沥青低温性能评价指标研究[J].公路交通科技，2007，24（9），P42-45.

纳米二氧化钛范文第3篇

利用液相沉积法制备，以氟钛酸氨与为硼酸原料制备纳米级二氧化钛薄膜。通过实验研究沉积用反应液组成、沉积时间、热处理温度对纳米二氧化钛薄膜的影响，从而找剑最佳制备条件：(NH4)2TiF6溶液和H3BO3溶液的浓度比为1：3、沉积温度为35℃、热处理温度400℃，然后在碳钢管上挂膜并利用松花江水研究其阻垢性能，通过接触角测定、XRD、SEM测定确定纳米二氧化钛薄膜的物理参数。通过测接触角，XRD、SEM等表征手段，对其晶型、粒径、透光率、阻垢性等进行研究，研究结果证实二氧化钛纳米薄膜具有纳米粒径且分布均匀，该膜具有结合力强、阻垢性能好性等特点。针对液相沉积法制备纳米二氧化钛涂层问题，我采用静态分析与正交实验方法，得出最佳成膜条件的结果，这个结果具有使我深刻了解纳米二氧化钛涂层的制备与及其性能的意义。

关键词：纳米二氧化钛薄膜；制备；阻垢；液相沉积法

1. 课题研究意义、目的及背景

1.1 纳米二氧化钛涂层的制备及阻垢性能研究意义及应用背景

纳米TiO2是一种光催化材料，其具有廉价、易得、无毒无害、化学性质稳定、抗光腐蚀性强的优点，具有许多独特的性质，其亲水性可以随紫外光的照射而变化，这种性质使涂有纳米TiO2的涂层具有自清洁效应，并已经应用于建筑玻璃防尘和汽车等。那么通过溅射、浸渍及等离子体发射等方法制备的纳米TiO2涂层是否也可以强化沸腾防垢、传热过程、有研究表明，由于纳米TiO2涂层传热元件，在紫外光照射后，形成超亲水表面，其表面润湿性增加，池沸腾传热效果明显好于其他表面；实验表明：利用纳米结构的超疏水性可以强化沸腾传热。采用液相沉淀法在无缝钢管基质上制备了低表面能低的纳米TiO2疏水性薄膜涂层传热元件，以CaSO4水溶液为实验工质的自然循环流动沸腾喜欢热实验表明，处理表面的传热系数较未处理的高，且具有很好的防垢效果[1]。

2.TiO2薄膜的制备方法

2.1 溶胶-凝胶制备纳米涂层

溶胶-凝胶(Sol-gel)法[3]是20世纪60年展起来的制备玻璃和陶瓷等无机材料的新工艺。近年来是制备氧化物薄膜广泛采用的方法，此技术一致被认为是目前最有前途的薄膜制备方法之一。例如纳米级金刚石微粉是用爆炸技术合成的新材料,美、俄等国在纳米金刚石粉的应用开发上,已投入大量的研究,将纳米SiO2加入到粘合剂和密封胶中,能使粘接效果和密封胶的密封性大大提高,其作用原理是在纳米SiO2表面包覆一层具有亲水性的有机材料,再添加到有机胶中可形成一种网络状的二氧化硅结构,抑制了胶体的流动并使固化速度加快,从而提高了粘接效果,同时由于颗粒尺寸小,也增加了胶的密封性。

2.2 化学气相沉积法制备纳米涂层

在一个加热的基片或物体表面上，通过一种或几种气态元素或化合的物产生的化学反应而形成不挥发的固体膜层的过程叫化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，简称CVD)。

2.3 热分解法制备纳米涂层

在溶胶-凝胶方法中用浸渍-提拉工艺制备的涂层一般比较薄，如果想制备较厚的薄膜则需要多次成膜。以异丙醇钛为钛的来源，以a-菇品醇[CH3C6H8C(CH3)2OH]和异丙醇的混合溶液为溶剂，分别以2-(2一乙醇基)乙醇基乙醇(结构式为C2H5OCH2CH20CH2CH20H，简称EEE)和相对分子质量为600的聚乙二醇(PEG)为异丙醇钛的络合剂，用普通玻璃片为基片进行提拉，所制得的涂层厚度随浸渍提拉次数的增加而增加，其表现就是光透过涂层，在相同的波长范围，光的干涉数增加[3]。

2.4 液相沉积法制备纳米涂层

近年来在湿化学法中发展起一种液相沉积法LPD(Liquid phase deposition)，1988年由Nagayama[8]首次报导。用此法只需在适当反应液中浸入基片，在基片上就会沉积出氧化物或氢氧化物的均一致密的涂层。成膜过程不需热处理，不需昂贵的设备，操作简单，可以在形状复杂的基片上制膜，在制备功能性涂层尤其是微电子行业的超大规模集成电路VLSI(Very Large Scale Integrated Circuit)及金属-氧化物-导体MOS (Metal-Oxide-Semiconductor)、液晶显示器件LCD(Liquid Crystal display)中的氧化物涂层中正得到广泛应用。

3.纳米TiO2涂层阻垢性能研究

王琳琳[3]在2004年纳米TiO2薄膜对池沸腾防垢性能研究中，以碳酸钙饱和溶液为工质，进行了防垢实验研究，在刚开始的一定时间范围内，传热系数都围绕某一较高的均值上下波动，但是随着时间的延长，污垢开始形成，传热系数急剧下降，最后稳定在一个较低的值。研究结果发现发现经过表面处理的表面有一定的抗垢效果。而且二氧化钛薄膜厚度不同，效果不一样，TiO2薄膜厚度为46.7nm时，其加热表面的结垢时间延长为空白加热面的10倍；TiO2薄膜厚度为76.8nm时，其加热面的结垢时间为空白加热面的9倍。

研究者是以松花江水为研究对象，研究纳米TiO2薄膜的阻垢性能，通过测定传热系数确定垢的形成程度。

参考文献：

[1] 张长远, 何斌, 张金龙. 二氧化钛功能薄膜研究发展与应用. 感光科学与光化学, 2004, (1): 66-77.

[2] 宋长友等. 纳米晶二氧化钛光催化薄膜的制备技术及特征. 中国陶瓷工业. 2005, 12, (4): 37-40.

纳米二氧化钛范文第4篇

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。

由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究，并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2，总生产能力估计在(6000～10000)t/a，单线生产能力一般为(400～500)t/a。

根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米TiO2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。

表12003年全球纳米TiO2消费量与产品应用

产品应用

消费量/t

UV-吸收剂

1000

光催化剂

<100

化学催化剂

<500

装饰既随角异色

100

表面吸附剂

<50

其它

50

近几年，有关纳米TiO2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米TiO2制备和应用技术还有待于提高，技术要点和难点主要表现在以下几个方面：①国际上纳米TiO2的价格为(30～40)万元/t，其成本大致是销售价格的2/5，原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素；②纳米TiO2的晶型和粒度控制技术；③金红石型纳米TiO2的表面处理技术；④纳米TiO2应用分散技术；⑤纳米TiO2应用功能的提升技术：⑥纳米TiO2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米TiO2的应用和发展受到限制。

我国纳米TiO2的现状

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，据了解，进行纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进行和进行过纳米TiO2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米TiO2的单位，华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表2。

表2国内纳米TiO2的制备方法与研究单位

制备方法

研究单位

气相水解法

永新一沈阳化工股份公司

气相氧化法

华东理工大学

胶溶法

重庆大学、吉林大学

溶胶-凝胶法

中国科学院固体物理研究所、华东理工大学、西北大学

化学沉淀法

北京首创纳米公司、成都科技大学、东北大学

目前，国内涉足纳米TiO2生产的公司约有十家，总生产能力在1000多吨。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t生产装置是我国技术装备较先进、品种最为齐全的装置，可以生产金红石型和锐钛型两大系列各有4个(10～40)nm的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸有限公司共同组建的安徽科纳新材料有限公司年产100t生产基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份有限公司投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团联合开发的首条具有百吨生产能力的生产线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米TiO2生产线(已通过省级鉴定)，具备年产100t生产能力，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技有限公司、浙江舟山明日纳米有限公司、江苏五菱常泰纳米材料有限公司、河北茂源化工有限公司纳米TiO2装置也已建成。

纳米TiO2的发展

1）纳米TiO2生产的特点

纵观国外纳米TiO2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。

我国纳米TiO2的研究和生产具有以下几个特点：①对纳米TiO2的研究多、面广，力量分散，低水平的重复性研究现象严重，企业介入的力度不够；②重点进行了纳米TiO2制备技术的开发，对纳米TiO2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有突破性进展；③工程开发能力薄弱，因纳米TiO2项目一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入人力物力进行工程开发，④生产规模小、基本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米TiO2的市场价格大致为(7～42)万元/t，因为晶型、质量和产地不同价格差距较大，国内生产的产品价格为(7～24)万元/t。

2）我国纳米TiO2生产的发展建议

生产工艺的比较

气相法反应速度快，能实现连续化生产，而且制备的纳米TiO2纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，产品特别适合于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反应在高温下瞬间完成，要求反应物料在较短的时间内达到微观上的均匀混合，对反应器的形式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲达到工业化生产，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。

与气相法相比，液相法生产的原料成本低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反应、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模生产、三废污染少、产品质量稳定等优点。因此；液相法中硫酸氧钛和四氯化钛液相中的化学沉淀法最具工业化发展潜力。

原料生产路线

我国钛白工业近十年来发生了很大的变化，取得了令人瞩目的成就，其硫酸法钛白的生产已与国外先进技术差距不多，总生产能力已跃居世界第二位，仅次于美国。

根据纳米TiO2的生产特点，结合国内钛白生产的具体情况，我们提出了以硫酸法生产的中间产物硫酸氧钛为原料的生产路线，充分利用我国在硫酸法钛白工业生产中所取得的技术，以及工程化方面的经验，发展我国的纳米TiO2工业。

生产规模的确定

目前，国内纳米TiO2的需求量一种观点认为应在1万t左右，一种观点认为在1000t以下，我们认为在目前的情况下，后一种观点可能更符合国内的现实。目前国内纳米TiO2的生产能力已经能够满足现有市场的需求，但随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变以及我国整体经济呈现稳步发展的态势，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间。因此，新上项目应在(400～500)t/a的生产规模，同时最好建在钛白生产厂内。

生产方法的选择

化学沉淀法一般分为均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化发展前景的一种制备方法。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剂在整个溶液中缓慢生成，使之通过溶液中的化学反应缓慢生成沉淀剂，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的范围内，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，常用的均匀沉淀剂为尿素等。以硫酸氧钛为前驱物，以尿素为沉淀剂制备纳米二氧化钛的反应原理为：尿素水溶液在70℃左右开始水解，其反应式为：CO(NH2)2+3H2O=2NH3·H2O+CO2

由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，从而可得粒径分布均匀和粒径小的纳米TiO2。尿素的分解产物CO2和NH3，在反应或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量造成影响。生成沉淀剂NH3·H2O在TiOSO4溶液中分布均匀、浓度低，使得沉淀物TiO(OH)2均匀生成：

TiOSO4+2NH3·H2O=TiO(OH)2+(NH4)2SO4

TiO(OH)2煅烧得到TiO2：

TiO(OH)2=TiO2+H2O

存在的问题

目前，以TiOSO4为原料制备纳米TiO2过程中存在的主要技术问题：①在工艺技术上，TiOSO4的水解产物过滤、洗涤较为困难。除在工艺上加以改进外，还可采用多孔陶瓷膜分离技术或隔膜压滤机对溶液进行洗涤过滤，国内在这方面已有成熟的工业化经验；②将锐钛型TiO2完全转化为金红石型TiO2时，必须在较高的温度下通过长时间的加热，这必将导致粒子的团聚或烧结，产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用领域，均匀沉淀法可引入冷冻干燥、共沸蒸馏、超临界干燥和表面处理等技术来减少颗粒之间的团聚。目前就如何对纳米粒子大小、形态进行有效的控制，通过表面改性提高产品性能以及降低生产成本，减轻纳米TiO2产品的团聚，提高其分散性将是今后研究发展方向。只要严格控制工艺条件，就可制得粒径小、粒度分布窄、分散性好的纳米TiO2。

纳米二氧化钛范文第5篇

关键词：光催化氧化；二氧化钛；流态化固定

前言

光催化氧化是指半导体材料吸收外界辐射光能而激发产生导带电子(e-)和价带空穴(h+),与吸附在催化剂表面上的物质发生一系列化学反应的过程[1]。光激活TiO2半导体价带上的光生空穴，具有很强的氧化能力，可夺取水分子的电子生成羟基自由基・OH。而羟基自由基・OH是水中反应活性最强的氧化剂，且对被作用物几乎无选择性，能使水中有机污染物降解为无机物,其中包括脂肪族、芳香族、洗涤剂、染料、农药、除草剂和腐殖质等污染物。光催化技术使许多情况下难以实现的化学反应可在常规条件下顺利进行,特别适用于各种生物难降解有机物废水的处理。

至今为止,大多数光催化技术研究仍局限于半导体微粉的悬浮态光降解和将半导体固定在固定的容器上。但是,由于悬浮相光催化体系存在着回收困难、易聚集及光透率较低，固定在固定容器上的受光面积较小等缺点,严重制约了TiO2光催化剂的产业化。所以制备高活性的负载型TiO2光催化剂已成为人们日益关注的热点[2]。

1、TiO2光催化剂在载体上的固定方法

负载TiO2的方法一般可分为气相法和液相法两类 ,由于气相法所需设备复杂、能耗大、成本高 ,所以目前实验室广泛采用液相法。负载TiO2的液相方法有溶胶-凝胶法、偶联法、水解沉淀法分子吸附沉积法等 ,其中以溶胶凝胶法和偶联法较为常用。

1.1 溶胶―凝胶法

溶胶凝胶法是以钛酸酯或钛盐为原料,通过控制水解速率,制得TiO2溶胶[3]。也可以直接使用商品化的锐钛矿型TiO2溶胶。然后根据载体形状的不同,用旋涂法或浸渍法将TiO2溶胶涂覆上去,经过凝胶、烧结等工序 ,即可制得负载型TiO2光催化剂。该法条件温和、设备简单、工艺可调可控,是目前实验室最常用的方法。但必须指出，这种方法（尤其是在制膜时）也存在一些不足[4]。溶胶－凝胶工艺因原料不同而分为有机途径和无机途径。有机途径是通过有机醇盐（钛酸酯）的水解与缩聚而形成溶胶，这种途径涉及大量的水、有机溶剂和其他有机物，这种途径制备的膜在干燥过程中易龟裂（由大量溶剂蒸发所产生的残余应力引起） 客观上限制着膜的厚度。

1.2 偶联法

偶联法是以硅酸钠、甲基三甲氧基硅烷、环氧树脂等偶联剂与纳米TiO2粉体混匀，然后涂覆到载体上，颗粒载体则直接与TiO2粉体一起加入共搅或加热回流。这种方法主要用于空心玻璃微球、耐火砖颗粒等比表面积较小的颗粒状载体。这种方法可以适用于多种其他方法不能使用的载体，如不能高温灼烧的载体，也是TiO2光催化剂大气净化类涂料开发的基础。但是因为偶联剂多为有机物，长期使用会产生裂痕，甚至剥落。

2、TiO2负载载体的选择

TiO2的密度是3.84kg/m3(锐态型)，TiO2颗粒将沉于水底，起不到光催化剂的作用．为了使TiO2也能悬浮在水体相内，以便充分进行光催化降解反应，则需要将TiO2负载在一种能飘浮在水面的载体上，而这种载体的密度要远小于水，与TiO2附着良好，且不能被TiO2光催化氧化。

因为纳米TiO2在光照下能催化氧化并能分解有机物，故所用载体绝大多数为无机材料。以硅酸类为主，其次有金属、活性炭等。

2.1 玻璃类

因玻璃廉价易得，本身对光有良好的透过性，而且便于设计成各种形状的光反应器。选择玻璃作为载体的是由于玻璃表面十分光滑，在其表面负载透光性好、均一、光催化活性高，但是存在附着牢固、性能较差。徐明霞[5]等研究认为,在玻璃表面上,由于表面力场的存在,覆盖着一定量的表面羟基,这有利于溶液中的Ti4+离子吸附于玻璃表面,水解即可逐渐成长形成TiO2前驱膜。

玻璃类材料载体虽然在近紫外区的透光性能良好，但当光通过由玻璃材料制成的球状或弹簧状载体装填而成的填充床时，光的透过厚度是及其有限的，这是由于光在载体表面的反射、散射和有此带来的载体材料对光的多次吸收造成的。

2.2 金属类

金属类一般价格较贵，而且因金属离子如Fe3+、Cr3+等在热处理时会进入TiO2层，破坏TiO2晶格降低催化活性，因此金属类使用较少。其次金属表面如同玻璃表面，一般捕捉性也较差，所以负载也叫困难。负载后的光催化活性与普通纳钙玻璃上负载后相近。

固定后的光催化剂TiO2是固定膜的形式。对于反应器的设计有一定的限制作用。

2.3 吸附剂类

吸附剂类本身为多孔性物质，比表面积较大(通常超过 50m2/g),如硅胶、活性炭、介孔分子筛、沸石等。此类载体一方面可为活性组分(纳米TiO2)提供很大的有效面积并增加其稳定性；另一方面,由于载体自身常呈现酸性或碱性,也会影响催化剂的催化活性[7]。

2.4 陶瓷类

未上釉的陶瓷也是一种多孔性的物质[8]，对超细颗粒的TiO2具有良好的附着性，也可以被选为载体。如蜂窝状陶瓷柱、硅铝陶瓷空心微球、陶瓷纸等。

2.5 有机类载体

由于纳米TiO2在阳光下能光催化氧化降解有机物,所以一般不用有机材料做载体。而某些高分子聚合物,如饱和的碳链聚合物或含氟聚合物,有较强的抗氧化能力[4],所以也可以用于负载纳米TiO2的研究。但由于・OH、・O2-的强氧化性,这些高分子聚合物载体只能在短期内使用。

3、TiO2的流态化固定

TiO2的流态化固定属于固定技术的一种，流态化固定与将催化剂TiO2固定在反应器的内壁有所不同，固定在反应器上的催化剂TiO2可能因为吸附和反应介质的光散射而造成光利用率低以及因质量传递制约而限制了处理能力。流态化固定是将催化剂TiO2固定于易于回收的颗粒载体上，固定后的光催化剂在反应器内与反应液完全混合，形式相似于悬浮态。这样固定的催化剂不仅有着悬浮体系的高的处理效果，同时还能够简单的从反应器中与反应液分离开来。这种固定方法是光催化剂TiO2向工业化应用迈进的至关重要的一步。

4、展望

TiO2的流态化固定化技术是一种应用前景十分美好的水污染处理与净化技术,它的工业化应用必将带来极大的社会经济效益。固定后的催化剂不仅具有良好的光催化活性，而且纳米粒子负载型光催化剂制备简单,用量少,与反应体系容易分离,有利于光催化降解有机废水技术的工业实际应用。

但目前距大规模工业化尚远,需解决的问题有 :1)寻找合适的载体与固载方法来完成对 TiO2的固载,既能提供较强的结合牢固,又能保护甚至提高TiO2的光催化活性。 2)研究载体与光催化剂之间的相互作用,探讨固载过程中各个影响因素对光催化的影响。 3)解决固定化所带来的传质受限问题。4)设计开发出可连续使用的多元多相高效光催化反应器。

参考文献：

[1]高濂，郑珊，张青红.纳米氧化钛光催化材料及应用.化学工业出版社，2002，12

[2]江立文,李耀中,周岳溪,等.负载型TiO2固定相光催化氧化剂固定化技术研究[J].工业水处理,2000,20(9):8-10

[3]徐昌曦，曾凡龙，黄永秋，等.纳米二氧化钛光催化剂的固化技术[J].华工新材料，2003.7（31）：8-12

[4]贺飞，唐怀军，赵文宽，等.纳米TiO2光催化剂负载技术研究[J].环境污染治理技术与设备，2001.4（2）：47-58

[5]鄂磊，徐明霞，汪成建，张玉珍.固载粘结剂对二氧化钛光催化性能的影响[J].硅酸盐学报，2002,10（30）：36-38

[6]廖振华，陈建军等.纳米TiO2光催化剂负载化的研究进展[J].无机材料学报，2004,1（19）：17-20

纳米二氧化钛范文第6篇

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。

由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究，并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2，总生产能力估计在(6000～10000)t/a，单线生产能力一般为(400～500)t/a。

根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米TiO2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。

近几年，有关纳米TiO2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米TiO2制备和应用技术还有待于提高，技术要点和难点主要表现在以下几个方面：①国际上纳米TiO2的价格为(30～40)万元/t，其成本大致是销售价格的2/5，原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素；②纳米TiO2的晶型和粒度控制技术；③金红石型纳米TiO2的表面处理技术；④纳米TiO2应用分散技术；⑤纳米TiO2应用功能的提升技术：⑥纳米TiO2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米TiO2的应用和发展受到限制。

我国纳米TiO2的现状

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，据了解，进行纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进行和进行过纳米TiO2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米TiO2的单位，华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表2。

目前，国内涉足纳米TiO2生产的公司约有十家，总生产能力在1000多吨。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t生产装置是我国技术装备较先进、品种最为齐全的装置，可以生产金红石型和锐钛型两大系列各有4个(10～40)nm的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸有限公司共同组建的安徽科纳新材料有限公司年产100t生产基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份有限公司投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团联合开发的首条具有百吨生产能力的生产线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米TiO2生产线(已通过省级鉴定)，具备年产100t生产能力，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技有限公司、浙江舟山明日纳米有限公司、江苏五菱常泰纳米材料有限公司、河北茂源化工有限公司纳米TiO2装置也已建成。纳米TiO2的发展

1）纳米TiO2生产的特点

纵观国外纳米TiO2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。

我国纳米TiO2的研究和生产具有以下几个特点：①对纳米TiO2的研究多、面广，力量分散，低水平的重复性研究现象严重，企业介入的力度不够；②重点进行了纳米TiO2制备技术的开发，对纳米TiO2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有突破性进展；③工程开发能力薄弱，因纳米TiO2项目一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入人力物力进行工程开发，④生产规模小、基本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米TiO2的市场价格大致为(7～42)万元/t，因为晶型、质量和产地不同价格差距较大，国内生产的产品价格为(7～24)万元/t。

2）我国纳米TiO2生产的发展建议

生产工艺的比较

气相法反应速度快，能实现连续化生产，而且制备的纳米TiO2纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，产品特别适合于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反应在高温下瞬间完成，要求反应物料在较短的时间内达到微观上的均匀混合，对反应器的形式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲达到工业化生产，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。

与气相法相比，液相法生产的原料成本低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反应、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模生产、三废污染少、产品质量稳定等优点。因此；液相法中硫酸氧钛和四氯化钛液相中的化学沉淀法最具工业化发展潜力。

原料生产路线

我国钛白工业近十年来发生了很大的变化，取得了令人瞩目的成就，其硫酸法钛白的生产已与国外先进技术差距不多，总生产能力已跃居世界第二位，仅次于美国。

根据纳米TiO2的生产特点，结合国内钛白生产的具体情况，我们提出了以硫酸法生产的中间产物硫酸氧钛为原料的生产路线，充分利用我国在硫酸法钛白工业生产中所取得的技术，以及工程化方面的经验，发展我国的纳米TiO2工业。

生产规模的确定

目前，国内纳米TiO2的需求量一种观点认为应在1万t左右，一种观点认为在1000t以下，我们认为在目前的情况下，后一种观点可能更符合国内的现实。目前国内纳米TiO2的生产能力已经能够满足现有市场的需求，但随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变以及我国整体经济呈现稳步发展的态势，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间。因此，新上项目应在(400～500)t/a的生产规模，同时最好建在钛白生产厂内。

生产方法的选择

化学沉淀法一般分为均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化发展前景的一种制备方法。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剂在整个溶液中缓慢生成，使之通过溶液中的化学反应缓慢生成沉淀剂，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的范围内，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，常用的均匀沉淀剂为尿素等。以硫酸氧钛为前驱物，以尿素为沉淀剂制备纳米二氧化钛的反应原理为：尿素水溶液在70℃左右开始水解，其反应式为：CO(NH2)2+3H2O=2NH3·H2O+CO2

由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，从而可得粒径分布均匀和粒径小的纳米TiO2。尿素的分解产物CO2和NH3，在反应或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量造成影响。生成沉淀剂NH3·H2O在TiOSO4溶液中分布均匀、浓度低，使得沉淀物TiO(OH)2均匀生成：

TiOSO4+2NH3·H2O=TiO(OH)2+(NH4)2SO4

TiO(OH)2煅烧得到TiO2：

TiO(OH)2=TiO2+H2O

存在的问题

目前，以TiOSO4为原料制备纳米TiO2过程中存在的主要技术问题：①在工艺技术上，TiOSO4的水解产物过滤、洗涤较为困难。除在工艺上加以改进外，还可采用多孔陶瓷膜分离技术或隔膜压滤机对溶液进行洗涤过滤，国内在这方面已有成熟的工业化经验；②将锐钛型TiO2完全转化为金红石型TiO2时，必须在较高的温度下通过长时间的加热，这必将导致粒子的团聚或烧结，产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用领域，均匀沉淀法可引入冷冻干燥、共沸蒸馏、超临界干燥和表面处理等技术来减少颗粒之间的团聚。目前就如何对纳米粒子大小、形态进行有效的控制，通过表面改性提高产品性能以及降低生产成本，减轻纳米TiO2产品的团聚，提高其分散性将是今后研究发展方向。只要严格控制工艺条件，就可制得粒径小、粒度分布窄、分散性好的纳米TiO2。

纳米二氧化钛范文第7篇

[关键词]环保 纳米二氧化钛 制备方法 运用

[中图分类号] X324 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-250-1

在各种新型无机化工材料中，纳米二氧化钛由于具有粒径小、磁性强、吸收性能好、表面活性大等特点得到了迅速的发展，目前已经被广泛应用于环保、能源以及医疗卫生等多个领域中。现阶段纳米二氧化钛主要包括金红石型、板钛型以及锐钛型等三种晶体结构，并且随着科学技术的不断进步仍然有着广阔的开发利用前景，因此本文主要对环保行业中纳米二氧化钛的制备方法及运用情况进行了分析。

1环保行业中纳米二氧化钛的制备方法

1.1气相法

利用气相法制备纳米二氧化钛时，可以采用下述两种方法：一种方法是不需要伴随化学反应的，只需要在激光、电子束照射、真空干燥以及电弧高频感应等条件的基础上，将原料气化成为离子体，并在介质中将其进行冷却，确保离子体能够转化为纳米二氧化钛微粒，我们把这种制备方法称为物理气相沉积法。该方法的优势在于产物具有较高的纯度以及良好的晶型结构，而且可以对粒度进行控制，不过对制备所需设备及技术有着较高的要求。另外一种方法则会伴随化学反应，该方法的制备原理主要是通过让气态物质在固体表面发生化学反应，并在激光、高频电弧以及电子束等条件下，使其形成固体沉积物，我们将这种方法称为化学气相沉积法。该方法的优势在于产物纯度高、团聚少，具有良好的分散性等，不过受到产物收集困难的限制，导致其产物成本相对较高。常见的气相法主要包括钛醇盐热裂解法、TiCl4气相氢氧火焰水解法以及TiCl4气相氧化法等。

1.2液相法

目前在各种制备纳米二氧化碳的方法中，人们针对液相法做出的研究工作最多，该方法主要将TiCl4、Ti（SO4）2、钛的醇盐等作为制备原料，将其水解成二氧化钛水合物，并对其进行干燥和高温焙烧，以此来获得纳米二氧化钛粉体。该方法的优点主要包括反应温度低、能源消耗少以及所需设备简单等，在现阶段环保行业进行超微粉的制备中得到了广泛应用。但是由于产品的分散性差，导致颗粒大小以及形状等存在较明显的不均匀性，增加了制备成本，限制了产品的使用范围。目前常见的液相法主要包括溶胶- 凝胶法、水热法以及沉淀法等。

1.3固相法

采用固相法合成纳米二氧化钛的原理为固-固反应以及固态原料的热分解技术。目前主要包括电解沉淀法、直接沉淀法、非晶晶化法、反应球磨技术以及溶胶-凝胶法等。通过采用XRD、TEM、SEM、Mossbauer 谱和比热测量分析可以知道，上述制备方法得出的纳米产物界面结构都有较高的相似度，大多数晶界呈有序结构，不过点阵畸变现象较为明显而且程度不一。在上述制备方法中，反应球磨技术制备得出的纳米产物缺陷密度相对较高，更有利于获得过饱和固溶的亚稳晶体合金相。

2环保行业中纳米二氧化钛的具体运用

2.1抗菌除臭

由于二氧化钛在光照条件下能够抑制并杀灭环境中存在的微生物，因此将纳米二氧化钛应用于环保行业中具有较好的抗菌作用。例如二氧化钛光催化剂可以有效杀灭大肠杆菌、绿脓杆菌等。杀菌原理为：首先在光催化陶瓷表面上涂抹一定量的纳米二氧化钛，细菌在吸附到陶瓷表面后，能够被纳米二氧化钛经过紫外光激发所形成的活性超氧离子自由基以及羟基自由基穿透，从而对细胞膜质起到一定的破坏作用，防止成膜物质的继续传输，有效阻断细菌的呼吸系统，达到灭菌的目的。而且由于细菌在分解成为有机物后会形成一定量的臭味物质，例如硫醇以及二氧化硫等，因此在纳米二氧化钛发挥抗菌作用时还能够有效抑制这些臭味物质的形成，具有良好的除臭功能。

2.2有害气体净化

随着现代化工业的不断发展，世界各地都存在程度不一的环境污染问题，有害气体的净化受到了广大人民的重视。随着纳米二氧化钛催化降解技术的快速发展，有效提高了有害气体净化效果。针对室内环境中存在的甲醛、甲硫醇以及氨气等有害气体，纳米二氧化钛能够在光催化作用的基础上对这些有害物质进行分解氧化，有效降低室内有害气体的浓度，缓解由于有害气体浓度过高而造成的人体不适感。另外随着汽车尾气以及工业废气等排放量的增加，使得空气中氮氧化物及硫氧化物的浓度不断提高，而通过利用纳米二氧化钛的光催化作用，可以将这些物质氧化为蒸汽压低的硝酸或硫酸，随着降雨过程将这些物质消除，有效缓解大气污染。

2.3处理污水

（1）有机污水处理。现阶段工业生产及日常生活中排放的污水量大，包含大量的有机污染物，特别是在工业污水中存在大量具有较高毒性的有机物，如果单纯的采用生物处理技术无法将这些有害物质从根本上消除，因此通过采用纳米二氧化钛光催化剂，能够将污水中处于光照条件下的烃类、卤代物、羧酸等有害物质进行氧化，将其有效还原为CO2和H2O等无害物质。

（2）无机污水处理。污水中除了有机物以外，例如Cr6+等无机有毒物质在接触到二氧化钛催化剂表面时，可以捕获到催化剂表面形成的光生电子，从而将毒害性较强的Cr6+有效降解为毒害程度相对较低的Cr3+，以此来达到净化污水无机物的目的。另外在污水中还存在大量的例如Pt4+，Hg2+，Au3+等重金属离子，在接触到纳米二氧化钛催化剂表面时，也可以通过捕获光生电子发生还原沉淀反应，从而收回工业污水中存在的无机重金属离子。

3结束语

总之，纳米二氧化钛作为一种新型无机化工材料，在环境保护方面发挥了重要作用。而且随着催化科技的不断发展，纳米技术水平将有更大提高，促进纳米二氧化钛改性材料的研发，进一步完善纳米二氧化钛表面修饰技术，充分发挥出其具有的多功能效应，确保纳米二氧化钛能够作为一种重要的环境净化材料，更好的应用于绿色环保事业的发展中。

参考文献

[1]吕华，姜聚慧.纳米二氧化钛的制备及其在环保领域的应用[J].2008（08）：15-16.

纳米二氧化钛范文第8篇

关键词：二氧化钛（TiO2），霜剂，基质；稳定性二氧化钛（TiO2）有锐钛矿、金红石、板钛矿等三种晶型，其中锐钛矿型TiO2生物活性最高，在接触光照下，可作为光催化剂，产生超氧离子以及自由基，进而起到很好的杀灭细菌作用。因此可用于化妆品，瓷砖油漆涂漆等领域[1-2]。本实验以纳米TiO2霜剂的分层时间作为考察指标，通过正交设计法筛选纳米TiO2霜剂的乳化剂最佳用量，具体报道如下：

1材料与方法

1.1仪器恒温水浴箱（常州澳华仪器有限公司产，HH-4型号），离心沉淀机（江苏金坛市中大仪器厂产，型号：80-2），磁力加热搅拌器（杭州仪表电机厂产，型号：78-1），电热恒温干燥箱（广州市康恒仪器有限公司产，型号：202-2）。

1.2原料与试药液状石蜡、硬脂酸、白凡士林、硬脂酸甘油酯、十二烷基碳酸钠、羟苯乙酯、甘油、吐温-80、羧甲基纤维素钠等均为药用或分析纯规格。纳米二氧化钛溶液由广东省生态环境与土壤研究所提供。

1.3处方筛选及制备处方组成 基本处方组成参照文献资料[3-5]，并在基础上，加以适当的修改得到处方为液状石蜡100g，硬脂酸60g，白凡士林80g，硬脂酸甘油酯65g，十二烷基硫酸钠15g，甘油110g，吐温-80 20g，羟苯乙酯1g，纯化水加至1000g。

1.4制备方法处方属O/W型乳膏基质，其制备方法都相同，把水相跟油相分别置于水浴75℃加热15min至溶解，并在不断搅拌情况下将油相缓慢加入水相中，边搅拌边加直至冷凝。

1.5因素水平表的选择对影响纳米TiO2霜剂稳定性的乳化剂硬脂酸甘油酯（A）、十二烷基硫酸钠（B）、甘油（C）、吐温-80（D） 四个因素进行考察，各因素选择的水平如表1。

稳定性考察[6]取制备的纳米二氧化钛霜剂15g，装入带刻度的离心管中，在转速为4000r/min情况下离心5min，取出观察一次，若分层就记录分层时间为5min，若没有分层就继续在转速为4000r/min情况下离心5min，取出再观察一次，若分层就记录分层时间为10min，若没有分层就继续离心，依次类推。

2正交实验结果

2.1 直观分析结果见表2。

2.2 方差分析结果见表3。

由表2直观分析与表3方差分析结果表明，纳米二氧化钛霜稳定性主要影响主次因素为十二烷基硫酸钠＞吐温-80＞甘油＞硬脂酸甘油酯，其中十二烷基硫酸钠的用量有显著性影响。由表2直观分析与表3方差分析结果可知，乳化剂最佳组成为A1B3C1D1，即硬脂酸甘油酯60g，十二烷基硫酸钠20g，甘油100g，吐温-80 15g。

3讨论

霜剂是较为常用的一种剂型，理想的霜基质应具备均匀、稳定等性质，涂布于皮肤易软化、不溶化、无刺激性。由于硬脂酸的油相使得乳剂作用小，故加入液状石蜡调节其稠度。另外，单硬脂酸甘油脂是一种较弱的W/O型乳化剂，与较强的O/W型乳化剂合用时，制得的霜基质稳定、细腻、、光亮。根据筛选的最佳乳化剂用量进行制备纳米二氧化钛霜，并进行离心稳定性检测，制备的纳米二氧化钛霜是稳定的。

参考文献：

[1] 窦瑶,尹国强. 纳米二氧化钛的应用研究进展[J]. 广州化工,2011,39(14):4-6.

[2] 郑光洪,冯西宁,伏宏彬,等. 光触媒纳米二氧化钦应用研究[J]. 染料与染色,2004,41(5): 293-297.

[3] 催福德. 药剂书[M]. 北京:人民卫生出版社,2009:185.

[4] 沈鸿,张继明. 乳膏基质不同处方的筛选[J]. 中国医院药学杂志,2005,25(9):877.

[5] 朱海英. 复方水杨酸乳膏的制备及应用[J]. 海峡药学, 2001,13(1):15-16.

纳米二氧化钛范文第9篇

关键词 荧光光谱法； 光催化； 荧光物质； 量子点

1 引 言

CdSe/ZnS量子点（CdSe/ZnS Quantum dots， CdSe/ZnS QDs）作为一种能够接受光激发产生荧光的半导体纳米颗粒，由于合成CdSe/ZnS量子点所用原料富含重金属源， 量子点自身表面残余的重金属离子存在缓慢释放而造成环境污染[1～4]。Jiu等[5]研究进一步证实，CdSe QDs引发的细胞毒性远高于同浓度的游离Cd2+，因而仅从Cd2+的重金属毒性效应考虑量子点的细胞毒性是不充分的。许多研究者对CdSe/ZnS量子点的毒性做了更加深入的研究。Dubertret 等[6]将胶束包裹的CdSe/ZnS QDs 注射到非洲爪蟾胚胎中。当每个细胞中注入5×109个QDs 时，胚胎开始出现畸形。 Hoshino等[7]通过在CdSe/ZnS 量子点表面修饰不同基团，并考察其对人类淋巴母细胞遗传的影响。结果表明，QDs-COOH 表现出较高的毒性。Kirchner 等[8]也对不同分子修饰的CdSe/ZnS量子点的毒性进行了研究。结果表明，除释放的Cd2+外，量子点的团聚也会对细胞产生较大毒性。Green 等[9]研究表明，CdSe/ZnS 量子点会严重损伤质粒DNA。本课题组前期的研究揭示了量子点等纳米材料的明显生物效应[10～12]。 Lovric'等[13，14] 进一步研究了纳米粒子的尺寸与表面效应可能造成的纳米毒性。回收并有效处理难降解、低浓、高毒的量子点等污染物，是迫切需要科研工作者解决的问题。目前，仅针对污染物降解的研究方法[15～17]普遍集中在光诱导条件下，对水中或者空气中的有机染料、聚乙烯及某些有机污染物进行光催化降解，最终生成无毒、无味的CO2、H2O以及一些简单的无机物。

目前，有关光催化降解产物检测的研究手段[18，19]主要集中在利用传统分光光度法测定降解液的吸光度，从而判断降解程度和效率。而传统分光光度法的准确度与灵敏度远低于荧光光谱法[20]，而且利用荧光光谱法研究具有荧光特性量子点的光催化降解及其分析评价的文献报道不多。本研究在光照条件下，利用催化性能较高的纳米TiO2（P25）对荧光物质CdSe/ZnS QDs进行光催化降解实验，通过荧光光谱法与传统分光光度法对比研究，验证荧光光谱法与传统吸光光度检测方法的一致性，建立一种光催化降解荧光物质的高效灵敏的检测新方法，为光催化降解其它荧光物质的相关研究提供理论依据和方法借鉴。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

TU-1900紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；LS-55荧光分光光度计；JEM-2010FEF高分辨透射电子显微镜（日本JEOL公司）；带有能量散射X光光谱仪的场发射扫描电子显微镜LEO1530（德国LEO公司）；Rigaku D-Max粉末X射线衍射仪（日本Rigaku公司）；SKL 12 X射线光电子能谱仪（德国Leybold Heraeus公司）；ACE光催化反应系统（美国ACE GLASS公司）包括： 卤素-钨灯（400 W，）、滤光片（λ>420 nm）、Pyrex耐热玻璃反应器（300 mL）、磁力搅拌器及恒温水循环系统。

P25（纳米TiO2，平均粒径30～50 nm， 德国德固赛公司）；巯基乙酸（MAA，99.0%，美国Sigma Aldrich公司）；硬脂酸（99.0%）、氧化铬（CdO， 99.0%）、硼氢化钠（NaBH4，99%）、硒粉（Se， 99%）、三正丁基膦（TBP，99%）、二辛基胺（DOA，99%）、三正辛基氧化膦（TOPO，99%）、十六胺（HDA，99%）、硫粉（S， 99%），十八碳烯（ODE，99%）、Zn（Ac）2（99.0%）、孔雀石绿（MG，99%）均由上海国药集团提供。其它试剂均为分析纯，所有实验用水均为完全去离子二次蒸馏水。

2.2 水溶性CdSe/ZnS QDs制备

CdSe量子点制备[21]： 在真空厌氧厌水操作箱中，取2 mmol Se 粉加入到装有2.35 mmol TBP 和14 mmol DOA 于烧瓶中，制得Se 储备液。取0.2 mmol CdO、0.8 mmol 硬脂酸于三口Schlenk 反应容器中，采用Schlenk 技术[22]，用真空泵抽真空后充入Ar 气，如此反复6次， 使反应容器中充满Ar 气后，加热至160℃并恒温30 min，使CdO 充分溶解。反应完后，将溶液降至室温，即制得Cd 储备液。在制好的Cd 储备液中加入10 mmol TOPO 和16 mmol HDA，采用Schlenk技术抽气充气反复6次后，搅拌并加热至320℃，然后将从操作箱中取出的Se储备液快速注入到反应容器中，在280℃反应2 ～ 5 min后，迅速撤去加热装置并使产物冷却至室温，加入适量氯仿以防止混合物形成固体，再加入甲醇离心沉淀，除去上清液，将最终得到的沉淀重新分散在正己烷中，即制得CdSe量子点。

CdSe/ZnS量子点制备[23]： 取0.6 mmol S粉，加入到装有4 mL ODE 的三口Schlenk 反应容器中，采用Schlenk技术抽气充气反复六次以后，搅拌加热至200℃并恒温约20 min，制得S储备液。称取0.25 mmol Zn（Ac）2、 4 mL ODE、 5 mmol TOPO和8 mmol HDA于三口Schlenk反应容器中，采用Schlenk技术抽气充气反复6次后，搅拌加热至200℃并恒温20 min，制得Zn储备液。将S和Zn的储备液混匀转移到一个恒压滴液漏斗中，缓慢滴加到上述制好的CdSe量子点溶液中。滴加完后，将温度降至90℃并恒温1 h，然后撤去加热装置，使产物冷却至室温，再依次加入适量氯仿和丙酮，离心沉淀，除去上清液，所得沉淀重新分散在正己烷中，即制得CdSe/ZnS量子点。

MAA-CdSe/ZnS量子点制备[24]： 取适量分散在正己烷中CdSe/ZnS量子点，加入3倍体积的丙酮沉淀离心，以除去TOPO配体，弃去上清液，将沉淀重新分散在氯仿中，加入MAA后静置1 h，待溶液变浑浊后离心弃去上清液，加入超纯水并用0.1 mol/L NaOH和Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液调节至pH=10，再加入等体积的丙酮沉淀离心，将最终得到的红色沉淀溶解于超纯水中，即制得MAA-CdSe/ZnS量子点溶液。超滤纯化除去溶液中含有的过量配体，用超纯水分散。

2.3 P25对CdSe/ZnS QDs的光催化活性评价

光催化活性评价实验： 所有的实验都是在敞开体系，在恒温条件下进行的。光催化反应器系统包含一支400 W的卤素-钨灯和λ>420 nm的滤光片，可以将波长小于420 nm的光滤除，确保照射到反应系统的必是可见光区段的光。透射光直接照射在300 mL Pyrex耐热玻璃反应器上，反应器顶端有小孔取样，底部采用磁力搅拌器搅拌。每次实验都将适量P25（平均粒径为30～50 nm）分散在CdSe/ZnS QDs溶液中，得到催化剂待分析的悬浮液试样。进行光照前，悬浮液都在暗处搅拌0.5 h，以确保达到吸附-脱附平衡，以便测试对象的降解率均由光催化作用引发，避免了由于纳米TiO2的吸附导致的催化降解假象。光催化降解反应过程中，每隔0.5 h从反应器中收集3 mL悬浮液，经过离心分离（7000 r/min，10 min），滤除催化剂粒子。分别采用分光光度计和荧光光谱仪测量滤液吸光度和荧光强度。 通过C/C0 和F/F0分别计算CdSe/ZnS QDs的吸光度变化率和荧光淬灭率（降解率）。

3 结果与讨论

3.1 CdSe/ZnS核/壳型量子点的TEM显微图像及其尺寸分布

图1A为合成的CdSe/ZnS核/壳型量子点的透射电子显微图像。从图1A可见，CdSe/ZnS核/壳型量子点呈现球形，且尺寸分布良好。利用Gatan Digital Micrograph软件测量200个以上的量子点，得到两种量子点的尺寸分布情况（图1B）。CdSe/ZnS核/壳量子点平均粒径约为3.10 nm，标准尺寸偏差

3.2 CdSe/ZnS核/壳型量子点的FL和UV-vis表征

图2为包覆不同ZnS层厚度CdSe/ZnS量子点的紫外-可见吸收光谱图及荧光光谱图。由荧光光谱可见，激发波长为388 nm时，CdSe/ZnS量子点的荧光峰分别位于550， 561， 592和611 nm，半峰宽（FWHM）为25～40 nm，荧光量子产率（FLQY）为60%～80%。根据量子点激子吸收峰的位置可计算出4种量子点的平均粒径分别为2.89， 2.90， 3.20和4.30 nm。

3.3 CdSe/ZnS核/壳型量子点的XPS性能

图3 为CdSe/ZnS 量子点的XPS 光谱。从图3可见，Zn 和S 杂化轨道的俄歇电子的键能明显出现在XPS 光谱中，分别为1021.32和161.75 eV，与XPS 光谱的标准卡对比，分别指明了Zn元素为+2价态，S元素为 2价态，二者可能组合形成了ZnS化合物。与图2所示的CdSe/ZnS QDs的TEM图像进行联合分析表明，ZnS壳可很好地外延生长在CdSe核量子点表面。

3.4 CdSe/ZnS核/壳型量子点的EDS光谱表征

利用EDS光谱（图4）进一步确认CdSe/ZnS核/壳结构量子点表面元素组成，各元素原子含量列于表1中。从表1可知，随着ZnS 层厚度的增加，量子点表面元素原子含量明显发生变化，Zn和S元素含量增加，而Cd和Se的含量逐渐减小，这表明ZnS壳逐渐外延生长在CdSe核量子点表面，而不是形成其它类型晶体结构或者合金结构。

3.5 CdSe/ZnS核/壳型量子点的XRD表征

图5是CdSe/ZnS 核/壳结构量子点的粉末X-射线衍射图谱，衍射峰较宽，表明所合成量子点的尺寸很小。同时，由于ZnS 壳的形成，CdSe/ZnS核/壳结构量子点的衍射谱图向更高的角度发生偏移，与体相立方形ZnS 的衍射相似。

3.6 CdSe/ZnS量子点吸附曲线的测定

为了排除催化剂的吸附行为对光催化降解产物浓度测定带来的误差，前期对催化剂进行了饱和吸附平衡的测定，等温吸附公式如下：

从图6所示的吸附曲线可见P25对CdSe/ZnS QDs 的吸附状况， CdSe/ZnS QDs 的初始吸附速率较大，随着吸附时间延长，吸附容量迅速提高。当吸附时间达到4 h 左右，吸附逐渐达到平衡，吸附曲线也趋于平缓，此时，吸附达到饱和。同时，也为后期的光催化降解作用下，计算准确的降解率提供了可靠的实验依据。

3.7 传统分光光度法测定P25对CdSe/ZnS QDs的光催化降解行为

在反应温度为25℃条件下，设置拟定的最佳实验条件，CdSe/ZnS QDs的浓度为1×106 mol/L（实际环境中的模拟浓度），P25浓度为0.5 g/L， 将P25投入CdSe/ZnS QDs的溶液之中并置于暗处30 min后，保证分散体系达到充分的吸附脱附平衡，再进行光催化降解实验，如图7所示。当光催化降解时间为90 min时，CdSe/ZnS QDs的降解率达到了90.7%。由于在测定CdSe/ZnS QDs的降解液的吸光度时，要求对提取的液体进行多次离心分离，取上清液测定吸光度，并将测定完的上清液倒回反应器中，难免会导致催化剂P25和CdSe/ZnS QDs的降解液的损失，从而导致测定CdSe/ZnS QDs的降解液的吸光度存在误差，测定的降解率也产生了一定的误差。

3.8 光催化降解核壳型CdSe/ZnS QDs的荧光淬灭行为

QDs具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，利用QDs的这一性质，采用荧光光谱法作为检测QDs残余量的方法，以跟踪P25对QDs的光催化降解过程中荧光强度的淬灭情况。在25℃下，以0.5 g/L P25为催化剂，CdSe/ZnS QDs的浓度为1×106 mol/L，进行光催化降解实验， 并对产物进行荧光强度测定。拟定CdSe/ZnS QDs的最大激发波长λex=493 nm 时，对应的最大发射波长为λem=573 nm。在未经P25光催化降解前，CdSe/ZnS QDs的荧光强度大约为1200（记为F0，图8A）。随着光照时间的延长，CdSe/ZnS QDs的荧光强度发生淬灭； 在光照射时间为60 min时，荧光淬灭率（降解率）达到了98.3%（图8B）。与图7对比分析可知，CdSe/ZnS QDs的荧光淬灭趋势与吸光度下降趋势基本一致，均与实验观察现象高度吻合。

CdSe/ZnS QDs的光催化降解过程并未出现最大吸收峰值蓝移现象，而是表现为略有一定的红移现象。分析可能是CdSe/ZnS QDs受到光催化降解解离，核壳结构的破坏，粒径发生改变等原因所致，详细的光催化降解机理还有待进一步研究与分析。

4 结 论

在光诱导条件下，利用光催化剂P25对MAA 修饰的水溶性的核/壳型CdSe/ZnS QDs进行光催化降解实验并对产物分别进行了吸光度和荧光强度测定。通过荧光光谱法与传统分光光度法对比研究，测定降解液的吸光度和荧光强度进行分析与评价降解率（荧光淬灭率），从而判断降解程度和效率。光催化降解结果表明： 对荧光物质CdSe/ZnS QDs的荧光淬灭程度（F/F0）与反应时间（t）呈线性关系，完全符合CdSe/ZnS QDs光催化降解（C/C0～ t）动力学拟合方程，证明了荧光光谱法与传统吸光光度检测结果的一致性，建立了一种全新的光催化降解荧光物质高效灵敏检测方法。相对于传统吸光光度法，荧光光谱法灵敏度和精确度更高、适用范围更广，也有助于分析荧光物质的光催化降解机理。同时表明，荧光光谱法完全可以作为一种高效、灵敏、准确的检测方法，有望有效应用于光催化降解其它荧光物质的相关研究之中。

References

1 Zhang Z Z， Wang X X， Long J L， Gu Q， Ding Z X， Fu X Z. J. Catal.， 2010， 276（2）： 201

2 Joanna R， Tomasz G， Janusz W. Appl. Surf. Sci.， 2014， 307： 333-345

3 JIN Min， HUANG Yu-Hua， LUO Ji-Xiang. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2015， 35（2）： 420-423

晋 敏， 黄玉华， 罗吉祥. 光谱学与光谱分析， 2015， 35（2）： 420-423

4 Susann N， Petra P， Christian W， Philipp W， Bastian M. Catal. Today， 2014， 230： 97-103

5 Jiu J T， Isoda S， Wang F M. J. Phys. Chem. B， 2006， 110（5）： 2087-2092

6 Dubertret B， Skourides P， Norris D J， Noireaux V， Brivanlou A H， Libchaber A. Science， 2002， 298（5602）： 1759-1762

7 Hoshino A， Fujioka K， Oku T， Suga M， Sasaki Y F， Ohta T， Yasuhara M， Suzuki K， Yamamoto K. Nano Lett.， 2004， 4（11）： 2163-2169

8 Kirchner C， Liedl T， Kudera S， Pellegrino T， Javier A M， Gaub H E， Stlzle S， Fertig N， Parak W J. Nano Lett.， 2005， 5（2）： 331-338

9 Green M， Howman E. Chem. Commun.， 2005， 1： 121-123

10 LI Yue-Sheng， DU Ji-Fu， SUN Shao-Fa. Spectro. Spectr. Anal.， 2014， 34（4）： 1040-1043

李月生， 杜纪富， 孙绍发. 光谱学与光谱分析， 2014， 34（4）： 1040-1043

11 Li Y S， Zhang Y， Sun S F， Liu Y. J. Photochem. Photobiol. B： Biology， 2013， 128： 12-19

12 Li Y S， Sun S F， Liu Y. Acta Chim. Sinica， 2013， 71（12）： 1656-1662

13 Lovric' J， Cho S J， Winnik F M， Maysinger D. Chem. Biolo.， 2005， 12（11）： 1227-1234

14 Lovric' J， Bazzi H S， Cuie Y， Genevieve R A， Winnik M.， Maysinger D. J. Molecu. Model.， 2005， 83（5）： 377-385

15 YE Mei-Ying， LI Bao-Xing， YE Rong-Min， LIU Jin-Hua. Chinese J. Anal. Chem.， 2010， 38（5）： 643-647

叶美英， 李宝兴， 叶荣民， 刘金华. 分析化学， 2010， 38（5）： 643-647

16 Saif M， Aboul-Fotouh S M K， El-Molla S A， Ibrahim M M， Ismail L F M. Molecu. Biomolecu. Spect.， 2014， 128： 153-162

17 ZHANG Hong-Man， CHEN Guo-song， DUAN He-Jun， YANG Zhu-Hong， LU Xiao-Hua. Chinese J. Anal. Chem.， 2005， 33（10）： 1417-1420

张红漫， 陈国松， 段鹤君， 杨祝红， 陆小华. 分析化学， 2005， 33（10）： 1417-1420

18 JIA Chen-Zhong， WAN Yan-Xin， ZHANG Cai-Xiang. Chinese J. Anal. Chem.， 2012， 40（11）： 1710-1746

贾， 王焰新， 张彩香. 分析化学， 2012， 40（11）： 1710-1746

19 Liu Y， Wang Y T， Li X G. J. Hazard. Mater.， 2008， 150（2）： 153-157

20 Liu Y， Li Q， Zhang J T， Sun W Z， Gao S A， Shang J K. Chem. Eng. J.， 2014， 249： 63-71

21 Qu L H， Peng X G. J. Am. Chem. Soc.， 2002， 124（9） ： 2049-2055

22 Xie H Y， Liang J G， Liu Y， Zhang Z L， Pang D W， He Z K， Lu Z X， Huang W H. J. Nanosci. Nanotechnol.， 2005， 5（6）： 880-886

23 Chan W C W， Nie S M. Science， 1998， 281（5385）： 2016-2018

纳米二氧化钛范文第10篇

[关键词] 载银纳米二氧化钛树脂基托； 抗菌性能； 菌斑

[中图分类号] R 783.6 [文献标志码] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.02.022

Study of antibacterial effect of polymethyl methacrylate resin base containing Ag-TiO2 against Streptococcus mutans and Saccharomyces albicans in vitro Liu Jie1, Ge Yali1, Xu Lianli2. （1. Dept. of Prosthodontics, School of Stomatology, Jiamusi University, Jiamusi 154002, China; 2. Dept. of Denture Production, School of Stomatology, Jiamusi University, Jiamusi 154002, China）

[Abstract] Objective To study the antibacterial effect of polymethyl methyacrylate（PMMA） resin base containing

Ag-TiO2 antibacterial agent against common conditioned pathogen and their bacterial plaque in vitro. Methods Diffe-rent qualities of Ag-TiO2 antibacterial agent were added into PMMA resin base in order to prepare antibacterial PMMA resin base. Then, in vitro analysis of antibacterial effect of the resin base against Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Saccharomyces albicans were assayed with the pellicle-sticking method. Furthermore, the growth of Streptococ-cus mutans and Saccharomyces albicans bacterial plaque on the antibacterial PMMA resin base were examined by scanning electron microscope. Results The inhibition percent for Staphylococcus aureus was 93.3% by antibacterial PMMA resin base with 0.7% Ag-TiO2; for Streptococcus mutans 90.2% with 1.5% Ag-TiO2; for Saccharomyces albi-cans 91.2% with 2.5% Ag-TiO2. Bacterial plaque of Streptococcus mutans and Saccharomyces albicans on antibacterial resin base were inhibited effectively. Conclusion The antibacterial property of the PMMA resin base is effectively enhanced with Ag-TiO2 antibacterial agent.

[Key words] polymethyl methacrylate resin base containing Ag-TiO2； antibacterial effect； bacterial plaque

随着全球逐渐步入老龄化社会，佩戴活动义齿或全口义齿的患者越来越多。义齿的戴入常造成口腔原有微生态环境改变，导致口腔条件致病菌增多；聚甲基丙烯酸甲酯制成的人工牙及树脂基托由于其独特的理化性能，易黏附细菌、真菌且难以彻底清除，从而继发一系列口腔疾病[1]。因此，如何提高义齿的抗菌性能是目前国内外关注的热点之一。