纳米氧化钛 用途与合成方法
氧化钛是1821年被发现的，俗称铁白粉，以其优秀的白度、着色力、遮盖力、稳定性和安全性，在卫生、食品、医疗、化工等行业广泛使用。非颜料级钛白粉主要应用于搪瓷、电子、医药、化妆品等领域。而由于纳米氧化钛具备纳米材料所共有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应，这五个鲜明的特点，其中在化学反应方面影响较为突出的是表面效应[1]。
纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景[2]。
图1 纳米氧化钛外观
纳米氧化钛等具有很强的紫外吸收能力,被广泛应用于化妆品中。
紫外吸收特性
纳米氧化钛的粒径小于100 nm,具有很好的散射和吸收紫外光的能力。二氧化钛的电子结构,由充满电子的价电子带和没有电子的空轨道形成的传导带构成,存在禁止带间隙。当TiO2受光照射时,比禁止带间隙能量大的光被吸收,价电子带的电子激发至传导带。二氧化钛的禁止带间隙约为2.3 eV,相当于约410 nm波长的光能。二氧化钛的电子会被波长小于410 nm的紫外光激发[2]。
氧化钛颗粒吸收紫外线能力与其颗粒粒度有关。图1给出粒度20 nm和200 nmTiO2对不同波长光的吸收能力。在紫外光的波长(290 nm～ 400 nm)范围内,粒径为20nm的二氧化钛吸收紫外线能力比粒径为200 nm的二氧化钛要强得多。
图2 颜料级氧化钛与纳米级氧化钛紫外吸收性能的比较
现行市场主要销售纳米氧化钛，主要分为锐钛矿为主要组成和金红石为主要成分的两大类产品。按照其表面特性可分为：亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。按照晶型可分为：金红石型纳米铁白粉和锐钛型纳米钛白粉。
金红石型二氧化铁比锐钛型二氧化钛更稳定，可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料等领域，还可利用它作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于高档汽车面漆。经超细化处理后，由钛、桂、招等多元无机复合包膜和特殊有机表面处理的通用级金红石型钛白粉，具有优质耐候性和遮盖力，广泛应用于塑料、橡胶、造纸和高级涂料领域，更适用于塑钢型材、色母粒以及粉末涂料等高分子体系，以及溶剂型油漆和油墨等室外高温环境。售价约27~38万/吨不等。 [1]陈际洋. 纳米氧化钛的爆轰法制备及其性能表征研究[D].南京理工大学,2013.
[2]纳米氧化钛.百链数据库.[引用日期.2017.07.29]
[3]步绍静,靳正国,杨立荣,刘晓新. 纳米氧化钛多孔薄膜的溶胶-凝胶法制备及其结构特征[J]. 硅酸盐学报,2003,(09):848-852.
纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景[2]。
图1 纳米氧化钛外观
纳米氧化钛等具有很强的紫外吸收能力,被广泛应用于化妆品中。紫外吸收特性
纳米氧化钛的粒径小于100 nm,具有很好的散射和吸收紫外光的能力。二氧化钛的电子结构,由充满电子的价电子带和没有电子的空轨道形成的传导带构成,存在禁止带间隙。当TiO2受光照射时,比禁止带间隙能量大的光被吸收,价电子带的电子激发至传导带。二氧化钛的禁止带间隙约为2.3 eV,相当于约410 nm波长的光能。二氧化钛的电子会被波长小于410 nm的紫外光激发[2]。
氧化钛颗粒吸收紫外线能力与其颗粒粒度有关。图1给出粒度20 nm和200 nmTiO2对不同波长光的吸收能力。在紫外光的波长(290 nm～ 400 nm)范围内,粒径为20nm的二氧化钛吸收紫外线能力比粒径为200 nm的二氧化钛要强得多。
图2 颜料级氧化钛与纳米级氧化钛紫外吸收性能的比较
现行市场主要销售纳米氧化钛，主要分为锐钛矿为主要组成和金红石为主要成分的两大类产品。按照其表面特性可分为：亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。按照外观来分：有粉体和液体之分，粉体一般都是白色，液体有白色和半透明状。按照晶型可分为：金红石型纳米铁白粉和锐钛型纳米钛白粉。金红石型二氧化铁比锐钛型二氧化钛更稳定，可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料等领域，还可利用它作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于高档汽车面漆。经超细化处理后，由钛、桂、招等多元无机复合包膜和特殊有机表面处理的通用级金红石型钛白粉，具有优质耐候性和遮盖力，广泛应用于塑料、橡胶、造纸和高级涂料领域，更适用于塑钢型材、色母粒以及粉末涂料等高分子体系，以及溶剂型油漆和油墨等室外高温环境。售价约27~38万/吨不等。 [1]陈际洋. 纳米氧化钛的爆轰法制备及其性能表征研究[D].南京理工大学,2013.
[2]纳米氧化钛.百链数据库.[引用日期.2017.07.29]
[3]步绍静,靳正国,杨立荣,刘晓新. 纳米氧化钛多孔薄膜的溶胶-凝胶法制备及其结构特征[J]. 硅酸盐学报,2003,(09):848-852.
