纳米二氧化钛的制备.doc

纳米二氧化钛的制备方法综述 纳米二氧化钛的制备方法综述 【摘要】纳米二氧化钛(Ti02)具有粒径小、比表面积大、磁性强、光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强,表面活性大、热导性好、分散性好、所制悬浮液稳定等优点倍受关注,制备和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热点之一。本文主要对纳米二氧化钛的各种制备方法作了简单介绍。 【关键词】纳米二氧化钛、制备 【正文】二氧化钛的制备方法可分为气相法和液相法两大类。 气相制备法 低压气体蒸发法 此种制备方法是在低压的氩、氮气等惰性气体中加热普通的Ti02,然后骤冷生成纳米二氧化钛粉体,其加热源有以下几种:(1)电阻加热法; (2)等离子喷射法; (3)高频感应法; (4)电子束法; (5)激光法, 这些方法可制备lOOnm以下的二氧化钛粒子。 活性氢—熔融金属反应法 含有氢气的等离子体与金属钛之间产生电弧,使金属熔融,电离的N2,Ar等气体和H2溶入熔融金属,然后释放出来,在气体中形成了金属的超微粒子,用离心收集器或过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米二氧化钛微粒。 溅射法 此方法是用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar气,两电极间施加的电压范围为0.3—1.5kV。由于两电极间的辉光放电使Ar离子形成。在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,靶上的Ti02就由其表面蒸发出来,被惰性气体冷却而凝结成纳米TiO2粉末,粒度在50nm以下,粒径分布较窄。 流动液面上真空蒸发法 用电子束在高真空下加热蒸发TiO2,蒸发物落到旋转的圆盘下表面油膜上,通过圆盘旋转的离心力在下表面上形成流动的油膜,含有超微粒子的油被甩进了真空室的壁面,然后在真空下进行蒸馏获得TiO2超微粒子 钛醇盐气相水解法 该工艺可以用来开发单分散的纳米TiO2,其反应式如下: nTi(0R)4,+2nH2O(g)————nTiO2(s)+4nROH 优点 是操作温度较低、能耗小,对材质要求不是很高,并且可以连续化 TiCl4,高温气相水解法 该法与气相法生产白炭黑的原理相似,是将TiCl4气体导入高温的氢氧火焰中进行气相水解, 其化学反应式为: TiCl4(g)+2H2(g)+O2(g)→TiO2(s)+4HCl(g) 优点 工艺制备的纳米粉体产品纯度高、粒径小、表面活性大、分散性好、团聚程度较小。过程较短,自动化程度高; 但因其过程温度较高,腐蚀严重,设备材质要求较严,对工艺参数控制要求准确,因此产品成本较高。 钛醇盐气相分解法 该工艺以钛醇盐为原料,将其加热气化,用氮气、氦气、或氧气做载气把钛醇盐蒸汽预热后导入热分解炉,进行热分解反应, 以钛酸丁酯为例: nTi(OC4H9)4(g)→nTiO2(s)+2nH2O(g)+4nC4H8(g) 可利用钛醇盐气相分解法生产球形非晶形的纳米TiO2可以用作吸附剂、光催化剂、催化剂载体;和化妆品等。 TiCl4,气相氧化法 这种方法与氯化法制造普通金红石的原理相类似,只是工艺控制条件更加复杂和精确, 化学反应式是: TiCl4(g)+O2(g)→TiO2(g)+2Cl2(g) nTiO2(g)→nTiO2(s) 利用N2携带TiCl4蒸汽,预热到435℃后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器,O2预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进入反应器,TiCl4和O2在900—1400℃下反应,生成的TiO2微粒经粒子捕集系统,实现气固分离,改工艺目前还处于小试阶段。 优点 自动化程度高,可制备优质粉体。 二　液相法 沉淀法 沉淀法是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂(如OH-等)后,于一定温度下使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化物或盐类从溶液中析出,并将溶剂或溶液中原有的阴离子洗去,经热分解或脱水即得到所需的氧化物粉料。 沉淀法一般分为共沉淀法和均匀沉淀法 共沉淀法(液相沉淀法) 向含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后,所有粒子沉淀的方法称共沉淀法。共沉淀法一般以TiCl4或Ti(SO4)2等无机钛盐为原料,将氨水、(NH4)2CO3、Na2CO3、或NaOH等碱性物质加入到钛盐溶液中,生成无定形的Ti(OH)4沉淀,将沉淀过滤、洗涤、干燥,经600℃左右煅烧得到锐钛型纳米TiO2粉体,或在800℃以上煅烧得到金红石型纳米TiO2粉体。也可将硫酸法生产钛白粉的半成品水合TiO2洗净后,加硫酸溶解形成TiOSO4水溶液,再加碱中和水解,将生成的产物煅烧得到纳米TiO2粉体。