资源描述：
《二氧化钛纳米复合材料的制备及应用研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、二氧化钛纳米复合材料的制备及应用研究进展摘要：纳米二氧化钛作为一种重要的纳米材料,在陶瓷材料、催化剂载体等领域有着泛的应用。简单介绍了纳米二氧化钛特性,综述了纳米二氧化钛的制备方法的特点和研究进展,包括气相反应法、液相反应法、固相反应法3大类。在此基础上介绍,二氧化钛纳米复合材料应用研究进展和发展前景。关键字：二氧化钛纳米复合材料制备方法应用研究进展随着全球城市化、工业化进程的加快和发展，环境污染问题日益严重，特别是各种工业和生活废水、废渣、废气的无理排放，直接导致人们生活环境质量恶化，并引发一系列不良环境恶化后果[。其中有机溶剂的大量挥发和排放是造
2、成大气污染和水污染的重要因素[。利用光催化降解手段消除有机污染物是近年来日益受到重视的一项新技术。目前用于光催化降解环境污染物的催化剂多为N型纳米半导体材料，如TiO2、ZnO、Fe2O3等，其中TiO2因廉价、无毒、稳定、优异的光学性能、催化性能和光电转换性能等优点倍受青睐。TiO2在降解环境污染物方面应用最广，理论研究也较成熟。对于解决目前日益严重的环境污染问题，纳米TiO2光催化氧化技术极具研究和实用价值。一、二氧化钛的制备方法1.固相法固相法是通过固相到固相的变化来制备纳米TiO2粉体,基础的固相法是钛或钛的氧化物按一定的比例充分混合,研磨后
3、进行煅烧,通过发生固相反应直接制得纳米TiO2粉体,或者是再次粉碎得到纳米TiO2粉体。固相法包括热分解法,固相反应法,火花放电法,高能球磨法等。固相法虽然经济,工艺过程和设备简单,但是其耗能大而不够纯,且粒度分布和粒子外貌上不能令人满意,所以主要用于对粉体的纯度和粒度要求不高的情况。如:高能球磨法是靠压碎、击碎等作用,机械粉碎成粉末,可得到粒径为15~50nm的纳米TiO2粉体该法工艺简单,成本低廉,但颗粒易受污染,得到的TiO2产品纯度不高,粒度分布和晶型不理想。2.气相法气相法指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体,使之在气体状态下发生物
4、理或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米TiO2的方法。气相法包括溅射法、化学气相反应法、化学气相凝聚法、气体蒸发法等,其中应用较多的是化学气相反应法。化学气相反应法是利用挥发性的钛化合物的蒸发,通过化学反应生成所需化合物在保护气体环境下快速冷凝,从而制备纳米TiO2。该法制备的纳米TiO2颗粒均匀,纯度高,粒度小,分散性好,化学反应活性高,工艺可控和连续。先将含N2的混合气体通入TiCl4蒸发器,预热到435?,经喷嘴送入高温管式反应器;O2预热到870?后也经喷嘴送入蒸发器,TiCl4和O2在900~1400?下反应,生成的纳米TiO2颗粒
5、经粒子捕集系统,实现气固分离。该工艺的主要优点是自动化程度高,可制备出优质纳米TiO2粉体;缺点是蒸发器结构设计复杂。3.液相法3.1水解法水解法是在一定的条件下使前驱物分子在水溶液体系进行充分水解,以制备纳米TiO2粉体的方法。其基本步骤包括:水解、中和、洗涤、烘干和焙烧。纳米TiO2水解法常使用的前驱物一般是四氯化钛或钛醇盐。利用均相水解法,以钛醇盐为钛源制备纳米TiO2微粒。均相水解法是利用在脂肪酸和醇反应所生成的均相反应体系中的水与钛盐进行水解反应,保证水解反应的均匀性,改善了直接水解法因沉淀剂局部浓度过高引起的不均匀现象。通过调节酯化反应和
6、水解反应条件使得粒子的成核速率大于生长速率,反应体系处于过饱和态,使生成的TiO2的粒径控制在纳米尺度,从而获得粒径分布均匀和纯度高的纳米TiO2粒子。用价廉的TiC14为原料,通过向TiCl4溶液中加入硫酸铵溶液来控制水解并用氨水来调节pH,制备出粒径均匀的锐钛矿相纳米TiO2粉体,该制备工艺的特点是:室温下真空干燥,即有锐钛矿相存在,粉体的粒径约为5nm,煅烧至400℃,粉体基本不再有质量损失,此时粉体的平均粒径为7nm。650℃以下煅烧2h不发生相变,于700煅烧2h开始出现金红石相。3.2沉淀法沉淀法是指在可溶性钛盐溶液中加入沉淀剂,促使其发
7、生水解反应生成不溶性的氢氧化物或碱式盐沉淀,沉淀经分离洗涤后加热分解或脱水,即可得到纳米TiO2粉体。沉淀法合成纳米TiO2一般以四氯化钛、硫酸氧钛或硫酸钛等无机钛盐为原料,原料便宜易得。也可采用工业钛白粉生产的中间产物钛液作为原料,国外的很多公司都采用该种工艺生产纳米TiO2。沉淀法包括共沉淀法、直接沉淀法、均相沉淀法等。采用均相沉淀发泡法,制备出纳米TiO2粉体,其主要机理是采用均相沉淀法形成粒径大小均匀的氧化钛前驱体凝胶,然后在一定温度下利用发泡剂迅速膨胀发泡形成多孔纳米体系。经500?处理制得的纳米TiO2粉体为纯锐钛矿型,晶粒大小约为12.
8、834nm。实验结果表明,该工艺制备纳米TiO2操作简单、重现性好、粒径可控。王金敏等[12]以TiCl4为
