納米二氧化鈦的應用及發(fā)展前景

1、納米材料之二氧化鈦的應用及發(fā)展前景摘要：人類對物質(zhì)世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無限小和無限大兩個物質(zhì)尺寸去認識物質(zhì)，使人們了解到世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是由原子或分子構(gòu)成的，原子、分子是保持物質(zhì)化學、物理理特性的最小微粒。這為人類認識世界、改造世界推進科學的向前發(fā)展提供了堅實的理論基礎，也產(chǎn)生了一個個的科學原理和定理，推動了人類生產(chǎn)和生活的不斷向前發(fā)展。隨著科學研究的進一步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)當物質(zhì)達到納米尺度以后，大約在1100nm這個范圍空間。物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能的物質(zhì)構(gòu)成的材料，即為納米材料。過去，人們只

2、注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領域，而這個領域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度的范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家。他們發(fā)現(xiàn)：一個導電，導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導電，也不導熱。材料在尺寸上達到納米尺度，大約是在1100納米這個范圍空間，就會產(chǎn)生特殊的表面效應，體積效應，量子尺寸效應，量子隧道效應等及由這些效應所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應用價值。近年來，已在醫(yī)藥、生物、環(huán)境保護和化工等方面得到了應用，并顯示出它的獨特魅

3、力。納米tio2具有大的比表面積，其表面原子數(shù)、表面能和表面張力隨粒徑的下降而急劇增加。 納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應使得它們在電、磁、光、敏感性等方面表現(xiàn)出常規(guī)粒子不具備的特性。例如，納米tio2的強度、韌性和超塑性與tio2粗晶相比大大提高，可用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的納米陶瓷；納米tio2由于無毒無污染、光電轉(zhuǎn)換效率高，被國際光電學界認為是最有前途的太陽能電池光陽極材料，它還可用于導電涂料、導電塑料、復印紙、電磁波吸收、磁記錄材料、氣體傳感器和溫度傳感器。 關(guān)鍵詞：納米材料 納米tio2 制備 應用 發(fā)展引言：1納米材料和納米科技被廣泛認為是二十一世紀最重要的新型材

4、料和科技領域之一。早在二十世紀60年代,英國化學家thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年,nanostructured materials正式出版,標志著納米材料學成為一門獨立的科學。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準晶體以及界面層結(jié)構(gòu)的材料。當粒子尺寸小至納米級時,其本身將具有表面與界面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應,這些效應使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年iijima首次制備了碳納米管以來,一維納米材料由于具有許多獨特的性質(zhì)和廣闊的應用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)無機材料因具有特殊的

5、電、光、機械和熱性質(zhì)而受到人們越來越多的重視。美國自1991年開始把納米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”,我國的自然科學基金等各種項目和研究機構(gòu)都把納米材料和納米技術(shù)列為重點研究項目。由于納米材料的形貌和尺寸對其性能有著重要的影響,因此,納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級納米結(jié)構(gòu)材料和納米器件的基本構(gòu)成單元(bui1ding blocks),納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎。用，發(fā)展前景。一、 納米tio2 概述納米二氧化鈦，亦稱納米鈦白粉。從尺寸大小來說，納米級二氧化鈦的粒徑在1100nm之間，比表面積遠大于普通二氧化鈦，因此具有很大的表面活性，并以其顆粒尺寸的優(yōu)勢

6、而具有許多超過普通鈦白粉的優(yōu)點，光催化降解有機物活性和氣敏濕敏性也顯著增強。其外觀為白色疏松粉末。具有抗紫外線、抗菌、自潔凈、抗老化功效，可用于化妝品、功能纖維、塑料、油墨、涂料、油漆、精細陶瓷等領域。納米二氧化鈦對可見光和波長在200-400nm間的紫外光是透明的，可用作透明效應顏料和紫外光吸收劑，對紫外光有著很好的屏蔽能力，可用于制造化妝品和包裝材料，制作多種消毒、防臭和水果保鮮用品，又因其分散性好不沉降可用于高檔油墨。納米tio2作為新型涂料和光催化劑等大量應用于精細化工中，還可以被用作電子陶瓷元件、光介子、氧化物半導體材料廣泛用于消除放射性廢物和環(huán)境污染物質(zhì)，以及回收貴金屬等。納米二氧

7、化鈦主要有兩種結(jié)晶形態(tài)：銳鈦型（anatase）和金紅石型（rutile）。 2金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩(wěn)定而致密，有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率，其遮蓋力和著色力也較高。而銳鈦型二氧化鈦在可見光短波部分的反射率比金紅石型二氧化鈦高，帶藍色色調(diào)，并且對紫外線的吸收能力比金紅石型低，光催化活性比金紅石型高。在一定條件下，銳鈦型二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦。二、納米tio2的生產(chǎn)2.1國外納米tio2的生產(chǎn)現(xiàn)狀20世紀80年代以前，納米tio2的研究開發(fā)目的主要是作為精細陶瓷原料、催化劑、傳感器等，需求量不大，沒有形成大的生產(chǎn)規(guī)模。80年代以后，開發(fā)的納米tio2用作透明效應和紫

8、外線屏蔽劑，為納米tio2打開了市場，使納米tio2的生產(chǎn)和需求大大增加，成為鈦白工業(yè)和涂料工業(yè)的一個新的增長點。 由于納米tio2在催化及環(huán)境保護等方面具有廣闊的應用前景，并可用于日用產(chǎn)品、涂料、電子、電力等工業(yè)部門，因此，納米tio2展現(xiàn)出巨大的市場前景。日本、美國、英國、德國和意大利等國對納米tio2進行了深入的研究，并已實現(xiàn)納米tio2的工業(yè)化生產(chǎn)。目前全世界已經(jīng)有十幾家公司生產(chǎn)納米tio2，總生產(chǎn)能力估計在(600010000)t/a，單線生產(chǎn)能力一般為(400500)t/a。 根據(jù)莎哈里本公司統(tǒng)計，2003年全球納米tio2銷售量僅為1800t左右，其消費量與產(chǎn)品應用見表1。近幾年

9、，有關(guān)納米tio2的新建裝置已很少報道，主要是已建成裝置的生產(chǎn)能力已遠遠超出市場的實際消費量，多數(shù)廠家處于開工不足或停產(chǎn)的狀態(tài)。主要原因是目前國際上公認的納米tio2制備和應用技術(shù)還有待于提高，技術(shù)要點和難點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：國際上納米tio2的價格為(3040)萬元/t， 3其成本大致是銷售價格的2/5，原料和工藝路線的選擇是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素；納米tio2的晶型和粒度控制技術(shù)；金紅石型納米tio2的表面處理技術(shù)；納米tio2應用分散技術(shù)；納米tio2應用功能的提升技術(shù)；納米tio2產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)。由于以上條件的制約，使得納米tio2的應用和發(fā)展受到限制。美國迪林納米材料開發(fā)有限公

10、司，是一家致力于納米材料及功能性材料研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的民營高科技企業(yè)。公司位于甘肅省隴南工業(yè)小區(qū)，與陜西漢中市、四川廣元市、旅游風景區(qū)九寨溝毗鄰，212國道線從境內(nèi)穿過，緊鄰寶成鐵路線。公司與成都知名大學科研人員合作，共同研究開發(fā)納米結(jié)構(gòu)及功能性新材料，技術(shù)資源豐富，科研力量雄厚。公司擁有成熟完善的制備工藝技術(shù)，已經(jīng)申請了國家發(fā)明專利，具有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。公司2001年建成第一條企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的納米二氧化鈦生產(chǎn)線，相繼開發(fā)了納米氧化鋅，納米氧化硅，納米導電ato，及遠紅外粉、銀系無機抗菌劑、導電鈦白、磁性鐵氧體、竹炭粉、負離子粉體等功能性粉體，并形成批量生產(chǎn)能力。產(chǎn)品廣泛應用

11、于化妝品、涂料、化纖、陶瓷、塑料等領域的提檔、換代與升級，市場拓展空間廣泛。其公司生產(chǎn)的“美迪林”牌納米tio2系列產(chǎn)品根據(jù)化妝品原料特性，經(jīng)過特殊表面處理，有多種型號適用于各種化妝品中，其具體特點如下：（1）對人體是無毒安全的， 對皮膚沒有刺激性，不致癌。（2）對紫外線吸收能力強，既能防護uvb對人體的危害，又能對uva起防護作用。使防曬產(chǎn)品在uvb及uva區(qū)域?qū)ψ贤饩€均有良好的防護作用。（3）對皮膚有固著性，而且耐汗，即所謂的抗水性。（4）無臭味、怪味，具有藍色底相和一定的遮蓋力。（5）耐候性好、揮發(fā)性小、熱穩(wěn)定性好、不與配方中其它組分起化學反應。（6）分散性好，可與化妝品其它組分配伍。（

12、7）粒徑分布均勻，其一次粒徑多為2050nm,平均粒徑40nm，是化妝品應用中的最佳粒徑。（8）很少的添加量但可獲得較高的spf值。42.2我國納米tio2的現(xiàn)狀在國外普遍開展了納米tio2的制備和應用技術(shù)開發(fā)，并取得了階段性成果，我國納米tio2的研究在“九五”期間形成了高潮，據(jù)了解，進行納米粉體制備技術(shù)研究的科學院所和高校幾乎都在進行和進行過納米tio2的研究。重慶大學應用化學系是國內(nèi)最早(1989年)研究納米tio2的單位，華東理工大學、中國科學院上海硅酸鹽研究所是目前研究技術(shù)較全面、報道最多的單位。國內(nèi)主要研究單位與制備方法見表2。表2國內(nèi)納米tio2的制備方法與研究單位目前，國內(nèi)涉足

13、納米tio2生產(chǎn)的公司約有十家，總生產(chǎn)能力在1000多噸。四川攀枝花鋼鐵(集團)公司鋼鐵研究院年產(chǎn)200t生產(chǎn)裝置是我國技術(shù)裝備較先進、品種最為齊全的裝置，可以生產(chǎn)金紅石型和銳鈦型兩大系列各有4個(1040)nm的粉體品種；由淮北蘆嶺煤礦和騰嶺工貿(mào)有限公司共同組建的安徽科納新材料有限公司年產(chǎn)100t生產(chǎn)基地在宿州市建成；江蘇河海納米科技股份有限公司投資5000萬元，已經(jīng)建成年產(chǎn)500t的規(guī)模；青島科技大學納米材料重點實驗室與海爾集團聯(lián)合開發(fā)的首條具有百噸生產(chǎn)能力的生產(chǎn)線已經(jīng)建成并一次試車成功；濟南裕興化工總廠擁有先進的納米tio2生產(chǎn)線(已通過省級鑒定)，具備年產(chǎn)100t生產(chǎn)能力，可提供納米銳

14、鈦型、金紅石型的粉體和漿料共4個品種、多種規(guī)格的產(chǎn)品；此外，四川永祿科技有限公司、浙江舟山明日納米有限公司、江蘇五菱常泰納米材料有限公司、河北茂源化工有限公司納米tio2裝置也已建成。上海江滬鈦白化工制品有限公司奉賢分公司，是上海市一家近三十年歷史的大型鈦白粉深加工企業(yè)，年加工各種專用特種鈦白粉六萬余噸。有各種食品添加劑二氧化鈦、有系列化妝品二氧化鈦、化纖二氧化鈦（消光劑）年產(chǎn)三萬六千余 5噸（固體和液體）及化學純二氧化鈦、分析純二氧化鈦和建筑上用的各種除氣味的（光觸媒催化劑）納米二氧化鈦分散液及各種工業(yè)二氧化鈦（固體和液體）等產(chǎn)品。其具有先進的成套工業(yè)設施，多條生產(chǎn)流水線，并具有多臺多種類型

15、的微量金屬、各種元素的精密儀器、原子熒光分光光度儀、原子吸收分光光度計、x射線末衍射儀、粒度分布儀、生物顯微鏡等專用儀器。三、納米tio2的應用3.1.應用3.1.1納米tio2光觸媒tp05（光觸媒）在建材領域的應用3.1.1.1高活性納米tio2光觸媒tp05光觸媒tp05作用機理高活性納米tio2光觸媒tp05屬于一種n型半導體材料，它的禁帶寬度為3.2ev (銳鈦礦)，當它受到波長小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射時，價帶的電子就會獲得光子的能量而躍遷至導帶，形成光生電子(e-)；而價帶中則相應地形成光生空穴(h+)。高活性納米二氧化鈦光觸媒tp05表面的光生電子e-易被水中溶

16、解氧等氧化性物質(zhì)所捕獲,而空穴h+則可氧化吸附于二氧化鈦光觸媒tp05表面的有機物或先把吸附在二氧化鈦光觸媒表面的oh-和h2o分子氧化成oh自由基，oh自由基具有402.8mj/mol反應能,可破壞有機物中c-c、c-h、c-n、c-o、nh鍵,因而具有高效分解有機物的能力,有殺菌、除臭、光催化降解有機污染物的功能。3.1.1.2納米tio2光觸媒tp05的特點納米tio2光觸媒tp05的粒徑非常?。毫綖?納米，而且不團聚。分散性能好，把它投到水里輕輕搖一搖，就能立刻融化成透明的液體，可以噴到家具表面，墻體，形成均勻的透明的納米涂層，起到凈化室內(nèi)空氣的作用催化活性高：納米tio2光觸媒tp

17、05的催化活性經(jīng)過測試比較，比目前市場上催化性能最好的納米tio2的催化活性還高30倍?？梢匝杆俚牟蹲讲⒎纸馐覂?nèi)的甲醛，苯，氨等有害氣體，除味效果好。納米tio2光觸媒tp05具有較高的光催化反應活性，吸附能力也較強，可與污染物更充分地接觸，將它們極大限度地吸附在粒子表面。主要特點有：（1）作用廣譜，在光觸媒反應過程中，不僅能破壞生物因子,也能破壞各種有機化學物質(zhì)；（2）在光觸媒反應過程中，tio2光觸媒不參與反應,只起催化媒介作用，其 6本身并不隨時間延長而消耗，因此使用壽命持久；（3）經(jīng)過納米技術(shù)工藝處理的觸媒，可在含有微弱紫外線的燈光、自然光、陽光等多種光源下發(fā)揮作用；（4）完全無害，由

18、于納米tio2光觸媒tp05本身不釋放出有害物質(zhì)且本身不參與反應,在反應過程中將所作用的物質(zhì)完全氧化成無害的二氧化碳和水等無害物質(zhì)，因此光觸媒作用對環(huán)境完全無害。3.1.1.3納米tio2光觸媒tp05在建材領域中的應用3.1.1.3.1光觸媒涂料jrcg1.抗菌涂料近年來，隨著人們環(huán)保意識的加強，綠色涂料已成為涂料行業(yè)發(fā)展的主流，水性涂料作為其主要品種也得到了長足的發(fā)展。但其防霉、防菌問題較為突出，如在貯存過程中生霉、長菌使得涂料的品質(zhì)降低，在施涂后膜層生霉、長菌則使得涂層老化、外觀污損，甚至開裂、剝落,使涂料喪失原有的保護和裝飾功能。 納米tio2光觸媒tp05在光催化作用下具有分解病原菌

19、和毒素的功能，它作為一種新型助劑應用于殺菌涂料中，賦予了制品持久、長效的抗菌、殺菌能力，是受到人們關(guān)注的新型礦物功能材料。納米tio2光觸媒tp05涂料與傳統(tǒng)的鈦白粉相比，克服了產(chǎn)品在抗菌性、廣譜性、抗藥性和耐熱加工性等方面的缺陷，具有重要的使用價值。徐瑞芬等將實驗室自制的抗菌納米tio2光觸媒tp05添加于苯-丙乳液中，經(jīng)表面處理的抗菌納米tio2光觸媒tp05在乳液中能夠均勻分散，可充分發(fā)揮納米tio2光觸媒tp05的殺菌作用。納米tio2光觸媒tp05不僅具有分解病原菌的能力，還能有效分解細菌釋放出的毒素。東京大學的藤島昭授等在玻璃上涂一薄層二氧化鈦光觸媒，光照射3h達到了殺死大腸桿菌的

20、效果，毒素的含量控制在5%以下。此外，納米tio2光觸媒tp05本身無毒、無味、對人體安全無害，可將納tio2光觸媒tp05抗菌涂料涂敷于醫(yī)院病房、手術(shù)室等場所的墻壁上，能很快消滅細菌，起到殺菌、消毒、凈化室內(nèi)空氣的效果。2.凈化空氣涂料jrcg城市大氣中氮氧化物(nox)及硫氧化物(sox)的污染，已成為環(huán)保亟待解決的問題之一。研究表明，將納米tio2光觸媒tp05配制成光催化凈化大氣環(huán)保涂料，利用tio2光觸媒光催化劑tp05產(chǎn)生活性氧，并配合雨水的作用可將這些污染物 7變成hno3、h2so4而除掉。在國外，納米tio2光觸媒tp05光催化方面的應用得到了快速發(fā)展，日本通用汽車公司don

21、ald beek等研究納米tio2光觸媒tp05除去汽車廢氣(含h2s)中硫的能力，在500的條件下經(jīng)7h后從汽車廢氣中除去的總硫量比常規(guī)二氧化鈦光觸媒tp05除去的量大5倍。更值得注意的是在暴露7h后，納米tio2光觸媒tp05除出硫的速度仍相當高，也就是說用納米tio2光觸媒作為涂料助劑不僅有良好凈化空氣的效果，且使用周期長，利用價值高。國內(nèi)，利用納米tio2光觸媒tp05制得的凈化空氣涂料也相應而生，邱星林等人發(fā)現(xiàn)，采用有機硅樹脂與納米tio2光觸媒tp05復合而成的光催化涂料在太陽光照射條件下，可有效的降解大氣中的nox，反應如下:二氧化鈦光觸媒+ hv(e>ebg)e- + h

22、+ ；o2 + e- o2- (活性氧)；no2 + oh- hno3 ；no + h20hno3；楊陽等利用納米tio2光觸媒tp05配制水性涂料，并進行紫外光催化降解空氣中的甲醛試驗。試驗結(jié)果表明:這種低成本的納米二氧化鈦光觸媒tp05復合涂料可以有效地分解甲醛。林勁冬等用fe3+的丙酮溶液對銳鈦型二氧化鈦光觸媒進行浸漬改性，制得fe-二氧化鈦光觸媒光催化劑，將其加入硅酸鉀無機涂料體系中，得到一種光催化功能性建筑涂料，發(fā)現(xiàn)該功能涂料具有良好的可見光活性，能夠有效而持久地在普通日光燈環(huán)境下降解甲醛。3.1.1.3.2自清潔玻璃玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法，能充分體現(xiàn)建筑師的想象力

23、，展示建筑物的現(xiàn)代風格。然而在大量使用的玻璃幕墻中存在著耐污性差的問題。玻璃幕墻上所粘附的污垢種類復雜，清洗難度大，而且大量使用有機清洗劑后，易對周圍環(huán)境造成二次污染，清洗廢液的排放也是難題。因此，開發(fā)具有自清潔功能的涂層玻璃成為當前研究的重點。納米技術(shù)賦予了自清潔玻璃的新發(fā)展，通過各種方法在玻璃表面形成納米級微粒和納米級微孔結(jié)構(gòu)的半導體氧化物二氧化鈦光觸媒薄膜，就制成了“自潔”玻璃。在二氧化鈦光觸媒表面，鈦原子和鈦原子之間通過氧橋連接，這種結(jié)構(gòu)是 8疏水性的。在紫外光的照射下二氧化鈦光觸媒表面的氧和羥基間發(fā)生置換，在其表面形成了均勻分布的納米尺度分離的親水微區(qū)和親油微區(qū)，從而使表面具有了油水

24、雙重親和性。光照條件下，一部分橋氧脫離形成氧空位，此時空氣中的水解離并吸附在氧空位中，成為化學吸附水，即在氧空位缺陷周圍形成親水微區(qū)，而表面剩余區(qū)域仍保持親油性，這樣就在表面形成親水性和疏水性相間的微區(qū)，類似于二維的毛細管現(xiàn)象。由于水或油性液滴尺寸遠遠大于親水或親油區(qū)的面積，宏觀上表面表現(xiàn)出親水性和親油性。停止光照后，化學吸附的羥基被空氣中的氧所取代，重新回到疏水狀態(tài)。這種超親水作用在材料表面產(chǎn)生水膜，使得油污不能與材料表面牢固結(jié)合，從而易于清洗。這種玻璃可以利用太陽光，使附著于其上的油污等氧化分解，同時也起到殺菌除臭的作用，且污物不易聚集，防止結(jié)露并使光線充足。我國武漢理工大學研制的自潔玻璃

25、，其潤濕角小于3，對甲醛的降解率達90%以上。3.1.1.3.3生態(tài)陶瓷抗菌型納米tio2光觸媒tp05生態(tài)陶瓷亦稱綠色陶瓷，它無毒、無味、無刺激性、熱穩(wěn)定性和耐熱性好。將tio2光觸媒溶膠通過提拉、旋轉(zhuǎn)、噴涂、涂抹等方法覆著在建筑瓷磚的表面，再經(jīng)過焙燒使之在瓷磚表面形成一層堅固的光催化劑膜。這種光催化瓷磚具有分解油污、殺菌滅菌等功能，可以用于廚房、衛(wèi)生間的墻面 。日本食品分析中心的測試結(jié)果表明，抗菌性陶瓷制品上的細菌生存數(shù)還不到普通陶瓷制品的1%。這種抗菌效果能有效防止處于陰暗潮濕、不易清潔的衛(wèi)生潔具(如大、小便器)上的細菌繁殖和生長，并能防止尿液結(jié)垢及惡臭味的產(chǎn)生。最近的檢測還表明，砌于墻

26、面的光催化瓷磚對室內(nèi)的有害有機氣體還具有一定的氧化分解作用。錢泓在陶瓷表面涂覆一層二氧化鈦光觸媒薄膜制得“生態(tài)”陶瓷，以金黃色葡萄球菌為模型細菌，在熒光照射下，滅菌率達到85%。將這種陶瓷應用于醫(yī)院可殺死附著于其上的細菌；用于浴室可減少由于地面和墻上積聚的肥皂在細菌的作用下而引起的粘稠狀物質(zhì)等起到防污和防滑的作用；用于衛(wèi)生間可以明顯降低其中的氨濃度，使人不會感到不適。日本的toto公司在世界上首先開發(fā)了采用二氧化鈦光觸媒的抗菌面磚和衛(wèi)生陶瓷，并應用于醫(yī)院等場合。我國建材研究院在2000年研制出“光催化抗菌釉面磚”，24小時殺菌率可達98%。我國目前已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)光催化陶瓷制品,但成本較高。93

27、.1.1.3.4環(huán)保水泥作為城市建設最主要的建筑材料，水泥和混凝土應用范圍非常廣泛且數(shù)量巨大。利用納米tio2光觸媒tp05的光催化功能，可以使水泥制品具有凈化空氣、殺菌、除臭及表面自清潔等功能特性。在城市大氣污染日益嚴重的狀況下，通過tio2光觸媒光催化水泥和混凝土的光催化作用，可以使汽車和工業(yè)排放的氧化氮和二氧化硫氧化成硝酸和硫酸而隨雨水排掉，從而凈化了大氣。作為應用最廣泛的建筑材料，水泥和混凝土的光催化性能更具適用于潮濕多雨的地區(qū)。納米tio2光觸媒tp05光催化復合水泥混凝土的制作方法有兩種:納米光催化復合材料(如二氧化鈦光觸媒)摻入法和光催化載體法。所制備的環(huán)保水泥若應用于公路的鋪設

28、,可有效去除汽車尾氣中所含nox，和其它有害氣體。3.1.1.3.5其它在金屬鈦中加入少量的貴金屬,并使其表面氧化生成tio2光觸媒。用紫外線照射30分鐘后，可殺滅80%附著其上的大腸桿菌，兩小時后可以全部殺滅；這種板材還可以分解空氣中的有害氣體，使環(huán)境空氣得到改善。這種板材特別適用于醫(yī)院的手術(shù)室、醫(yī)學實驗室、病房等場所。在紙漿中加入納米tio2光觸媒tp05，紙面的白度和亮度均得到提高，并具有光催化功能。在牛皮紙漿中加入二氧化鈦光觸媒水溶膠，最后制成的紙板具有較好的光催化效果，可以用于居室、醫(yī)院等場所。在塑料和鋼門窗中加入二氧化鈦光觸媒使其具有光催化的功能。這方面的研究剛剛開始，產(chǎn)品還未問世

29、，但是應該具有廣闊的市場。3.1.1.4問題與展望納米tio2光觸媒tp05光觸媒的抗菌殺菌及空氣凈化功能已逐漸為百姓所公認和共知,在建材領域的應用也日益廣泛。但是二氧化鈦光觸媒光催化技術(shù)還未完全成熟,光催化建材也存在問題。1.提高tio2光觸媒的光催化活性和穩(wěn)定性通過采用一系列的改性方法，如通過增加表面缺陷、減小催化劑顆粒尺寸、貴重金屬沉積或過渡金屬離子摻雜、半導體復合等方法來提高電荷的分離速率，抑制載流子復合以提高量子效率、擴大光的吸收波長范圍、改變產(chǎn)物的選擇性或產(chǎn)率、提高光催化材料的穩(wěn)定性。102. tio2光觸媒的涂膜固化問題形成的tio2光觸媒膜必須牢固，目前在耐熱材料上的固化是將t

30、io2光觸媒溶膠噴涂或浸涂在基材上，然后在高溫下燒結(jié)制成。tio2光觸媒光催化劑在非耐熱材料上固化存在困難，因為有機材料本身不耐tio2光觸媒光催化劑的強氧化作用，雖可用耐tio2光觸媒光催化分解的無機系粘結(jié)劑涂覆，但大量無機系粘結(jié)劑包覆tio2光觸媒表面將導致其光催化活性大幅下降，故涂膜的耐久性和光催化活性無法同時兼顧。3. tio2光觸媒光催化反應只發(fā)生在催化劑表面其產(chǎn)物也吸附在其表面,需對表面經(jīng)常性地進行清除，以保證光催化效應的產(chǎn)生。從這種意義上講，光催化建材特別適用于多雨和潮濕的地方，而不太適用于干燥的環(huán)境。4. tio2光觸媒tp05光催化技術(shù)在改善室內(nèi)空氣質(zhì)量方面的應用還需進一步研

31、究目前tio2光觸媒tp05光催化消除室內(nèi)污染物大多集中于實驗室研究方面，由于房間污染物的濃度一般比實驗工況下小得多，實際房間的尺寸一般比實驗的空間大得多，tio2光觸媒tp05光催化技術(shù)在人們生活的房間內(nèi)消除污染物究竟起多大作用目前還沒有量化的結(jié)果，還需要進一步實驗研究。5.光催化技術(shù)與其他建筑環(huán)境技術(shù)的結(jié)合。目前宣城晶瑞新材料有限公司正在致力于光催化技術(shù)與光導管技術(shù)相結(jié)合的研究，使光導管系統(tǒng)不但具有自然采光的功能，而且具有光催化改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的功能。這項研究在世界上尚屬首次。目前該項研究已經(jīng)取得了一定的成果，申請國家發(fā)明專利兩項(已經(jīng)獲得授權(quán)一項)，實用新型專利兩項，此外還申請了美國專利

32、。3.1.2納米tio2光觸媒在紡織品上的應用3.1.2.1抗紫外紡織品根據(jù)光學原理，紫外線照射到織物上，部分被反射，部分被吸收，部分透過織物。 增強織物對紫外線的反射與吸收，就能達到織物抗紫外線的功能。tio2和sio2等納米光觸媒顆粒具有很好的吸收紫外線的能力，有在聚合或紡絲的過程中加入納米粉體，使其滲入到纖維內(nèi)部，達到抗紫外的效果；也有在后整理過程中，將納米粉體加入到浸軋液或涂層劑中，進行浸軋或涂層整理，使納米粉體進入纖維之間或在織物表面形成一層薄膜，達到抗紫外線的目的。11沈勇等利用光敏性染料的感光活性對織物紫外透射率進行測定。漂白平布用可溶性還原桃紅ir 染色，將整理后的織物和對照織

33、物分別覆蓋在染色布上，用標準紫外光源高壓汞燈曝光，然后用未曝光的染色布為標樣，在測色配色儀上測定曝光后染色布的色度值( l3，a3，b3 ) 和色差值( e3 )。實驗表明，經(jīng)過納米tio2整理的織物，抗紫外性能有顯著提高。3.1.2.2 抗菌紡織品服用紡織品在人體穿著的過程中，不可避免會沾染汗液、皮脂和其他分泌物，同時也會被環(huán)境沾污，細菌等各類微生物就在這些紡織品上滋生。納米tio2抗菌材料在紫外線的照射下，依靠光催化作用，將細菌等有機物氧化成co2和h2o ,從而實現(xiàn)了抗菌效果。江海風等采用涂層整理的方法，以光合細菌作為標的物對經(jīng)過涂層整理的布料進行抗菌性實驗，探討了涂覆tio2織物的抗菌

34、性能。實驗表明，整理后織物抗菌性能較強，滅菌率達到97 %以上。3.1.2.3空氣凈化紡織品空氣中的污染物主要是揮發(fā)性有機化合物，包括汽車尾氣、工業(yè)排放的有害氣體、室內(nèi)家具釋放出的醛類有害氣體和吸煙時產(chǎn)生的刺激性氣體等。將納米tio2整理到室內(nèi)紡織品上，可利用光催化特性降解室內(nèi)空氣環(huán)境中的有害物質(zhì)，這對于改善人們的居住生活環(huán)境，提高人們的健康水平具有十分重要的意義。 日本率先在營運車輛內(nèi)部采用涂覆納米tio2光催化膜的方式進行車內(nèi)空氣凈化。3.1.2.4 自清潔紡織品在光照條件下，納米光觸媒表面均勻分布著分離開的納米級的親水區(qū)和親油區(qū)，宏觀上納米光觸媒表面表現(xiàn)出親水和親油性。停止光照后，化學吸

35、附的羥基被空氣中的氧取代，又從親水狀態(tài)回到疏水狀態(tài)。光觸媒就能在光和空氣中水的作用下，將紡織品表面的灰塵和油污等去除，達到自清潔作用。何燕芬等針對不需要經(jīng)常洗滌或洗滌要求較高的高檔毛針織服裝，開發(fā)研制出一種復合納米自清潔整理劑，并總結(jié)出適合于毛針織企業(yè)實際生產(chǎn)的整理工藝方法。張路遙等通過浸軋工藝將二氧化鈦用于織物的自清潔整理，并根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)狀，建立了自清潔紡織品測試標準體系。bozzi 等則研究了經(jīng)射頻等離子體、微波等離子體和真空紫外線預處理的漂白棉織物和絲光棉織物，經(jīng)金紅石型光觸媒tio2整理后，低溫日光照射的自清潔性，并通過透射電鏡和x射線衍射等方法進行表征，研究了 12納米tio2顆粒大

36、小、用量對自清潔性的影響。同時還對羊毛錦綸混紡織物和滌綸織物的自清潔性進行了研究，找到了最佳的光觸媒整理溫度。3.1.2.5 其他功能紡織品在化學纖維中加入納米光觸媒粉末，可以產(chǎn)生良好的靜電屏蔽作用,改善化學纖維的抗靜電性能。趙海洋，楊金波等研究了納米氧化物對純棉織物抗皺整理效果影響規(guī)律，納米tio2對樹脂和纖維素的交聯(lián)起了催化作用。因此在納米tio2對純棉織物的抗皺整理過程中，既有傳統(tǒng)催化劑的催化作用，同時又有納米tio2的協(xié)同催化作用，在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，織物的折皺回復角高于未加納米tio2時的折皺回復角。3.1.2.6納米tio2光觸媒在紡織品上的加工方法及存在問題3.1.2.6.1

37、加工方法納米tio2光觸媒應用于紡織品主要有兩種方法，即纖維處理和織物整理。在化學纖維方面，采用纖維處理，直接摻入的方法。通過熔融紡絲的方法，將納米光觸媒顆粒摻入聚合物本體，得到纖維。由于光觸媒被纖維包覆，無法接觸外界，光催化效率很低，于是有人對混有tio2粉體的聚酯纖維減量加工(減量率為5 %30 %) ,使纖維內(nèi)部的tio2盡量露出表面，獲得較好的光催化效果。在天然纖維方面，則采用整理的方法，使納米光觸媒固著在纖維表面，發(fā)揮光催化功能。常用的整理工藝有涂層整理、交聯(lián)等。大致工藝流程為:制備分散液浸軋或涂層烘干焙烘。yuranova等將分子級的sio2和tio2膠體混合，加熱后會產(chǎn)生交聯(lián)，形

38、成3 - d 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對棉織物進行涂層整理，整理后的自清潔效果比單獨使用tio2涂層整理提高很多。3.1.2.6.2 存在問題1.光觸媒tio2分散性問題目前商品化的光觸媒tio2都是粉體狀態(tài)，分散性差。納米tio2顆粒粒徑小于100 nm，具有極大的比表面積和表面能，在化學纖維紡絲中加入tio2顆粒，會出現(xiàn)納米粉體團聚、堵塞噴絲頭、紡絲斷頭和磨損織機等問題，且納米粒子分布不勻、光催化活性低。在天然纖維后整理以及應用過程中容易發(fā)生粒子凝聚、團聚、形成二次粒子，使粒子粒徑變大，就會失去納米粒子的特殊表面效應、小尺寸效應，從而在實際應用中失去了納米粒子的優(yōu)異性能。132.光觸媒顆粒與纖維結(jié)合問

39、題光觸媒tio2本身對纖維沒有親和力，難以固著在纖維表面，浸軋后，通過物理吸附固著在織物表面，一次或多次水洗后，織物就喪失了光催化能力。如通過涂層整理，依靠粘合劑固著在織物表面，雖然耐洗性有所提高，但是織物手感大大降低，并由于光觸媒顆粒被粘合劑包覆，不能接觸外界環(huán)境，光催化活性大幅下降。3.纖維劣化問題將光觸媒tio2摻入到纖維中，或整理到纖維表面，由于直接接觸纖維，光觸媒tio2的強氧化性會直接對纖維材料或者涂層使用的粘合劑進行降解，使纖維劣化、強力下降。4.納米光觸媒tio2在紡織品應用性能的研究方向4.1提高光觸媒tio2的分散性能分散體系的穩(wěn)定性是指某種物質(zhì)(如分散相濃度、顆粒大小、體

40、系黏度和密度等) 具有一定程度的不變性。 納米顆粒的大小與膠體顆粒大小近似，因此可用膠體的穩(wěn)定理論來近似探討納米顆粒的分散性。在分散介質(zhì)中的納米顆粒，總是服從布朗運動，顆粒間存在著相互吸引力與相互排斥力。國內(nèi)外的研究都是基于減少納米顆粒之間的吸引力，提高排斥力進行的。在一定條件下，提高分散性有以下幾個途徑:1) 選擇合適的分散劑，提高粒子之間的斥力；2) 調(diào)節(jié)分散體系的ph 值，使納米顆粒表面的雙電層厚度增大,增大排斥能；3) 選用吸附能力強的聚合物，如親水性表面活性劑吸附于tio2表面，有利于增大tio2粒子在水中的排斥能，提高分散性。冒愛琴先研究了十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉和多聚磷酸鹽等

41、陰離子改性劑對納米tio2的分散性的影響。 由于陰離子表面活性劑的親水基團帶負電荷，當ph 大于tio2等電點時，與tio2粒子表面電性相同，兩者之間存在靜電斥力，因而提高了tio2粒子在水中的分散穩(wěn)定性。接著又用空間位阻穩(wěn)定理論解釋了聚合物依靠色散作用和氫鍵作用吸附于粒子表面，增強了tio2粒子在水中的分散性。黃毅，彭兵等研究了聚乙二醇和聚丙烯酸類的陰離子聚合物分散劑共同作用對tio2粒子在水中分散性的影 14響，同時研究了體系的離子濃度對分散性的影響。研究表明，在低離子濃度下，加入適量的聚乙二醇和聚丙烯酸類的陰離子聚合物分散劑,可以明顯改善tio2粒子在水中的分散性。4.2提高光觸媒tio

42、2對織物的結(jié)合牢度引入聚氨酯等交聯(lián)劑，聚氨酯是主鏈含有氨基甲酸酯基( - nhcoo - ) 重復結(jié)構(gòu)單元的一類聚合物，由異氰酸酯(單體) 與羥基化合物聚合而成。聚氨酯中含有較多的反應性基團，大分子間發(fā)生交聯(lián)，又由于含有較多氨基甲酸酯基( - nhcoo- ) 、脲基( - nhconh - ) 等極性基團，在強靜電作用下，便可產(chǎn)生較多的氫鍵，形成氫鍵交聯(lián)，具有良好的成膜性、韌性、耐磨性和粘合性，可以提高光觸媒tio2對織物的結(jié)合牢度。3.1.3納米光催化tio2的應用納米tio2 能處理多種有毒化合物，包括工業(yè)有毒溶劑、化學殺蟲劑、木材防腐劑、染料及燃料油等，迄今詳細研究過的有機物達100種

43、以上。此外，tio2光催化技術(shù)也被用于無機污染物的處理。利用光催化法在檸檬酸根離子存在下，可以使hg2+被還原成hg而沉積在tio2表面；此法同樣適用于鉛。tio2光催化可能降解的無機污染物還有氰化物，so2、h2s、no和no2等有害氣體也能被吸附在tio2表面，在光的作用下轉(zhuǎn)化成無毒無害物質(zhì)。1空氣凈化當前解決空氣污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧凈化法、靜電除塵法、負氧離子凈化法等，但是這些方法自身都有著難以克服的弊端，所以一直難以大范圍地推廣使用。與其相比，利用納米光催化tio2凈化空氣則有如下優(yōu)點：降解有機物的最終產(chǎn)物是co2和h2o，沒有其它毒副產(chǎn)物出現(xiàn)，不會造成二次污染；納米微

44、粒的量子尺寸效應導致其吸收光譜的吸收邊藍移，促進半導體催化劑光催化活性的提高；納米材料比表面積很大，增強了半導體光催化劑吸附有機污染物的能力。利用納米光催化tio2治理空氣污染已經(jīng)得到廣泛應用，國內(nèi)外都出現(xiàn)了很多產(chǎn)品，例如納米空氣凈化器、中央空調(diào)凈化模塊、光觸媒涂料等，市場前景非常廣闊。2水處理15傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到好的解決。納米技術(shù)的發(fā)展和應用很可能徹底解決這一難題。研究表明，納米tio2能處理多種有毒化合物，可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為co2、h2o等無害物

45、質(zhì)。此外，納米tio2在降解毛紡染料廢水、有機溴（或磷）殺蟲劑等到方面也有一定效果。無機物在tio2表面也具有光化學活性。例如，廢水中的cr6具有較強的致癌作用，在酸性條件下，tio2對cr6具有明顯的光催化還原作用。在ph 值為2.5的體系中，光照1h 后，cr6被還原為cr3 。還原效率高達85% 。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線的照射下通過納米tio2或zno而迅速降解，特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法很難降解時，這種技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。德國開發(fā)出了利用陽光和光催化劑對污水進行凈化的裝置，每小時可凈化100-150升水。雖然利用納米光催化tio2

46、進行水處理目前還未得到廣泛應用，但我們可以看出它未來的應用前景必將非常廣闊。3殺菌消毒納米tio2的殺菌作用是利用光催化產(chǎn)生的空穴和形成于表面的活性氧類與細菌細胞或細胞內(nèi)的組成成分進行生化反應，使細菌頭單元失活而導致細胞死亡，并且能使細菌死亡后產(chǎn)生的內(nèi)毒素分解。研究表明：將tio2涂覆在陶瓷、玻璃表面，經(jīng)室內(nèi)熒光燈照射1小時后可將其表面99的大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌等殺死。目前國外新型無機抗菌劑的開發(fā)與抗菌加工技術(shù)進展較快，已經(jīng)形成系列化產(chǎn)品，其中tio2高催化活性納米抗菌劑是市場前景最好的品種。日本在tio2光催化抗菌材料研究與應用起步較早，日本東陶等多家公司開發(fā)的光催化tio2抗

47、菌瓷磚和衛(wèi)生潔具已經(jīng)大量投放市場。日本將今后發(fā)展的目光投向歐美國際抗菌產(chǎn)品市場，預計海外市場將是其國內(nèi)市場的10倍，他們也極其關(guān)注中國抗菌塑料近年來的迅猛發(fā)展，紛紛搶灘中國市場。3.1.3.2納米光催化tio2的應用現(xiàn)狀在當今世界性的環(huán)境污染問題越來越受到各國政府重視的情況下，利用納米 16材料進行環(huán)境治理已經(jīng)成為各國高科技競爭中的一個熱點。在納米光催化方面日本、美國等國家均投入巨資開展研究與開發(fā)工作，并大力推動其產(chǎn)業(yè)化，目前已有多種產(chǎn)品出現(xiàn)，其中所使用的納米光催化材料絕大多數(shù)都是tio2。1日本日本對于納米tio2光催化的研究較早，現(xiàn)在已有多家日本公司生產(chǎn)出了多種納米光催化的實用產(chǎn)品，見表1

48、：表1 日本前十大催化公司及其主要產(chǎn)品17表2 韓國部分光催化相關(guān)產(chǎn)品3美國美國環(huán)保署(epa)是美國納米光催化研發(fā)的主要支持單位，其重點著重于水處理方面；包括地下水質(zhì)的改善、廢水處理以及河川污染等。河川污染除了針對因農(nóng)藥造成污染的研究外，對油污的研究(包含原油)也有相當不錯的成果。4英國英國倫敦和安大略核子技術(shù)環(huán)境公司開發(fā)了一種新的常溫光催化技術(shù)，利用納米二氧化鈦催化劑，能將工業(yè)廢液和被污染地下水中的多氯聯(lián)苯類分解為co2和水。英國皮爾金頓公司生產(chǎn)出了自潔凈玻璃。在玻璃表面鍍一層具有光催化作用的納米二氧化鈦薄膜，經(jīng)紫外線照射后可有效降解附著在玻璃表面的有機污染物，同時具有親水性，使玻璃長期保

49、持自潔凈效果。3.1.3.3納米光催化tio2的市場前景據(jù)bcc(商業(yè)通訊)咨詢公司報道，20042009年間，納米催化劑市場預計年均增長6.3，預計2009年全球納米催化劑市場可達50億美元。過渡金屬氧化物、非對稱(手性)化合物、碳納米管和其他納米催化劑的增長率預計由2004年的2上升到2009年的6.8。納米催化劑的消費在較小型終端用戶領域里，特別是在聚合物方面增長最快，20042009年間年均增長率將達23，能源使用預計年均增長率將為34.5%，納米技術(shù)使用預計年均增長率將為90.4，其他方面(如親水性涂料)預計年均增長率為35.7。在我國每年僅居室的凈化市場就超過200 億元的需求。

50、據(jù)中國工程院權(quán)威專家預計，光催化在中國每年有100 億元的市場容量，其經(jīng)濟效益在環(huán)境產(chǎn)業(yè)中將占10%。到2010 年，每年平均以13%的增長速度發(fā)展，預計5-10年后的 18國內(nèi)市場能達到數(shù)百億元。四、納米tio2的發(fā)展1）納米tio2生產(chǎn)的特點縱觀國外納米tio2的生產(chǎn)，存在著以下特點：生產(chǎn)原料主要為四氯化鈦、硫酸氧鈦，生產(chǎn)方法主要有氣相法和液相法。氣相法主要有以四氯化鈦為原料的氫氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化鈦和硫酸氧鈦為原料的化學沉淀法，且多數(shù)生產(chǎn)廠家為鈦白粉生產(chǎn)廠，充分利用了原有氯化法和硫酸法生產(chǎn)裝置的中間產(chǎn)物、生產(chǎn)技術(shù)、公用工程和生產(chǎn)管理方面的經(jīng)驗。我國納米tio2的研究和生產(chǎn)

51、具有以下幾個特點：對納米tio2的研究多、面廣，力量分散，低水平的重復性研究現(xiàn)象嚴重，企業(yè)介入的力度不夠；重點進行了納米tio2制備技術(shù)的開發(fā)，對納米tio2的應用技術(shù)開發(fā)力度較小，尤其是有關(guān)應用的關(guān)鍵技術(shù)沒有突破性進展；工程開發(fā)能力薄弱，因納米tio2項目一般投資較小，一些大型的工程公司(設計院)對工程化的興趣不大，不愿投入人力物力進行工程開發(fā)；生產(chǎn)規(guī)模小、基本采用濕法工藝，土法上馬，產(chǎn)品質(zhì)量差，現(xiàn)有市場空間較小，沒有給企業(yè)帶來想象中的高利潤。目前，我國納米tio2的市場價格大致為(742)萬元/t，因為晶型、質(zhì)量和產(chǎn)地不同價格差距較大，國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品價格為(724)萬元/t。2）我國納米t

52、io2生產(chǎn)的發(fā)展建議a.生產(chǎn)工藝的比較氣相法反應速度快，能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，而且制備的納米tio2純度高、分散性好、團聚少、比表面活性大，產(chǎn)品特別適合于精細陶瓷材料、催化劑材料和電子材料。但氣相法反應在高溫下瞬間完成，要求反應物料在較短的時間內(nèi)達到微觀上的均勻混合，對反應器的形式、設備的材質(zhì)、加熱方式、進料方式均有很高的要求。目前氣相法在我國處于小試階段，欲達到工業(yè)化生產(chǎn)，還要解決一系列工程問題和設備材質(zhì)問題。與氣相法相比，液相法生產(chǎn)的原料成本低了一個數(shù)量級。而且具有原料無毒、無危險性、常溫液相反應、工藝過程簡單易控制、易擴大到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、三廢污染少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。因此；液相法中硫酸氧鈦

53、和四氯化鈦液相中的化學沉淀法最具工業(yè)化發(fā)展?jié)摿Α?9b.原料生產(chǎn)路線我國鈦白工業(yè)近十年來發(fā)生了很大的變化，取得了令人矚目的成就，其硫酸法鈦白的生產(chǎn)已與國外先進技術(shù)差距不多，總生產(chǎn)能力已躍居世界第二位，僅次于美國。根據(jù)納米tio2的生產(chǎn)特點，結(jié)合國c.生產(chǎn)規(guī)模的確定目前，國內(nèi)納米tio2的需求量一種觀點認為應在1萬t左右，一種觀點認為在1000t以下，我們認為在目前的情況下，后一種觀點可能更符合國內(nèi)的現(xiàn)實。目前國內(nèi)納米tio2的生產(chǎn)能力已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)有市場的需求，但隨著我國納米產(chǎn)品的普及程度和人們消費觀念的改變以及我國整體經(jīng)濟呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢，納米tio2必將迎來廣闊的市場發(fā)展空間。因此，新上

54、項目應在(400500)t/a的生產(chǎn)規(guī)模，同時最好建在鈦白生產(chǎn)廠內(nèi)。d.生產(chǎn)方法的選擇化學沉淀法一般分為均勻沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三種。其中均勻沉淀法具有工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量好、易于操作等特點，是最具工業(yè)化發(fā)展前景的一種制備方法。均勻沉淀法是利用某一化學反應使溶液中的構(gòu)晶離子由溶液中緩慢、均勻地釋放出來。該方法中，加入溶液的沉淀劑不立刻與沉淀組分發(fā)生反應，而是通過化學反應使沉淀劑在整個溶液中緩慢生成，使之通過溶液中的化學反應緩慢生成沉淀劑，只要控制好生成沉淀劑的速度，就可避免濃度不均勻現(xiàn)象，使過飽和度控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，從而控制粒子的生長速度，獲得粒度均勻、致密、便于洗滌、純度高的納米粒子

55、，常用的均勻沉淀劑為尿素等。以硫酸氧鈦為前驅(qū)物，以尿素為沉淀劑制備納米二氧化鈦的反應原理為：尿素水溶液在70左右開始水解，其反應式為：co(nh2)2+3h2o=2nh3h2o+co2。 由于尿素的分解速度受加熱溫度和尿素濃度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，從而可得粒徑分布均勻和粒徑小的納米tio2。尿素的分解產(chǎn)物co2和nh3，在反應或煅燒后均為氣體，易揮發(fā)，不會對產(chǎn)品的純度和質(zhì)量造成影響。生成沉淀劑nh3h2o在tioso4溶液中分布均勻、濃度低，使得沉淀物tio(oh)2均勻生成：20tioso4+2nh3h2o= tio(oh)2+(nh4)2so4tio(oh)2煅燒得到ti

56、o2：tio(oh)2= tio2+h2o3.存在的問題目前，以tioso4為原料制備納米tio2過程中存在的主要技術(shù)問題：在工藝技術(shù)上，tioso4的水解產(chǎn)物過濾、洗滌較為困難。除在工藝上加以改進外，還可采用多孔陶瓷膜分離技術(shù)或隔膜壓濾機對溶液進行洗滌過濾，國內(nèi)在這方面已有成熟的工業(yè)化經(jīng)驗；將銳鈦型tio2完全轉(zhuǎn)化為金紅石型tio2時，必須在較高的溫度下通過長時間的加熱，這必將導致粒子的團聚或燒結(jié)，產(chǎn)品的分散性變差，影響產(chǎn)品的使用效果和應用領域，均勻沉淀法可引入冷凍干燥、共沸蒸餾、超臨界干燥和表面處理等技術(shù)來減少顆粒之間的團聚。目前就如何對納米粒子大小、形態(tài)進行有效的控制，通過表面改性提高產(chǎn)

57、品性能以及降低生產(chǎn)成本，減輕納米tio2產(chǎn)品的團聚，提高其分散性將是今后研究發(fā)展方向。只要嚴格控制工藝條件，就可制得粒徑小、粒度分布窄、分散性好的納米tio2?？傊?，納米tio2因其具有的特殊的物理、化學性質(zhì)及其廣闊的應用前景，必將擁有巨大的市場需求。盡管在我國納米tio2的市場剛剛形成，但是隨著納米產(chǎn)品的普及以及人們消費觀念的改變，以及納米技術(shù)和對納米tio2產(chǎn)品應用的不斷深入、市場的不斷規(guī)范和發(fā)展，納米tio2必將迎來廣闊的市場發(fā)展空間并帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。參考文獻:1lu y,liaw p k,the mechanical properties of nanostructured materials.jom,2001,53(3):31.2gary stix,微觀世界里的大科學,科學,2001,(12):1820.3張璐,姚素薇,張衛(wèi)國,等.氧化鋁納米線的制備及其形成機理j.物理化學學報,2005,2(11):12541288.4李英品,周曉荃,周慧靜,等.納米結(jié)構(gòu)mno2的水熱合成、晶型及形貌演化j.高等學?；瘜W學報,2007,28(7):1223