纳米级二氧化钛的表面包覆技术

表面包覆技术是继成功制备出纳米ＴｉＯ２ 后,为获得特异性能及适应多种应用场合而发展起来的新研究项目。本文综述了近年来纳米级ＴｉＯ２ 表面包覆技术的研究成果及进展,并提出当前和今后的研究方向。     

二氧化钛的表面包覆技术及其应用

二氧化钛是当今世界发展较快的无机化工产品之一,为了使其获得更优异的性能并在更多的领域得到应用,在其表面包覆其他物质.根据二氧化钛的不同用途介绍了其表面的包覆方法,综述了二氧化钛包覆的现状及前景.     

超细二氧化钛的表面改性技术

对二氧化钛进行表面处理是二氧化钛工业化生产中的关键步骤,其主要目的是为了提高超细二氧化钛的分散性与耐候性,处理的方法和程度直接影响超细二氧化钛的应用范围.讨论了超细二氧化钛分散、团聚与粉化的原因,表面处理的机理,常见的表面处理方法以及适宜的表面处理条件.指出今后的研究重点在于表面特性研究、修饰剂的合适选择、特殊功能的开发以及表面处理化学原理的理论研究等.     

纳米氧化锌表面包覆改性及其表征

采用液相沉积法对纳米氧化锌进行表面包覆SiO2和SiO2/Al2O3改性,并用XRD、TEM、TG-DSC对其表面结构进行了表征,借助Zeta电位测定仪、静态沉降实验等分析手段考察了改性前后纳米氧化锌在水体系中的分散稳定性.结果表明,在ZnO表面形成的包覆物是以非晶态形式存在的,通过表面包覆SiO2和SiO2/Al2O3改性后明显提高了氧化锌的表面羟基含量,有效改变了氧化锌的等电点,显著提高了纳米氧化锌在水中的分散稳定性.     

纳米TiO_2/SiO_2的制备与表征及其光催化活性的研究

针对二氧化钛(TiO2)纳米颗粒极易团聚、分散性差的问题,以提高TiO2分散稳定性与光催化活性为目的,采用并流中和法,以锐钛矿型纳米TiO2粉体为载体,硅酸钠(Na2SiO3)为包覆剂,使用硫酸(H2SO4)调节pH值,在纳米TiO2表面包覆致密的氧化硅(SiO2)膜。借助Fourier变换红外光谱(FTIR),X射线能量散射谱(EDS)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征样品的键合情况、表面化学成分、分散性,同时借助紫外-可见分光光度计(UV-Vis Spectrophotometer)以亚甲基蓝的光催化降解反应对其光催化活性进行评价。FTIR和EDS结果表明:采用该包覆法后,SiO2以化学键合的方式沉积在纳米TiO2表面,在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti—O—Si键。SEM结果表明:TiO2/SiO2纳米复合粒子分散均匀,无严重团聚和大块堆积现象。光催化实验结果表明:以SiO2表面包覆后的TiO2颗粒光催化活性明显高于纯TiO2。     

纳米TiO2表面包覆改性及表征

纳米TiO2 的表面处理的好坏直接影响到产品的应用性能及其使用范围。目前的处理措施主要是在其表面上包覆一层无机或有机物膜 ,以避免粉末间的团聚。从表面包覆的原理、影响因素、包覆方法以及表面包覆效果的表征方法等方面概述了纳米TiO2 颗粒包覆的研究进展 ,着重介绍了纳米TiO2 无机、有机包覆的原理及近年来的研究成果 ,并提出今后的研究方向。     

氧化硅对二氧化钛纳米晶相变和晶粒生长的抑制作用

通过让正硅酸乙酯先水解，用溶胶－凝胶法制备了织构均匀的二氧化硅／二氧化钛复合粉体。用紫外－可见吸收光谱、傅里叶红外，透射电镜、X射线衍射和比表面仪对复合粉体进行了表征，发现添加少量的二氧化硅有效地抑最二氧化钛晶粒生长和锐钛矿向金红石的相变，选择性溶解能除去复合粉体中90％以上的氧化硅，得到高比表面积，骨架为锐钛矿相的介孔二氧化钛，复合粉体中二氧化硅主要形成了连通的网络结构，这种网络结构在800℃仍有很好的稳定性。     

苹果酸络合物沉淀法制备纳米二氧化钛粉体

提出了一种苹果酸络合物沉淀法制备高纯纳米二氧化钛粉体方法。使含有适量表面活性剂的Ti4+与C4H4O52-反应生成苹果酸钛络合物前驱体Ti2O2(OH)2C4H4O5·4H2O,经洗涤、干燥,在900℃下煅烧2h,得到纳米TiO2粉体。经XRD和TEM检测,产物纳米二氧化钛为金红石型结构,平均粒径为40nm。     

纳米二氧化钛表面改性及表征

采用水溶性羟丙基甲基纤维素HPMC对纳米二氧化钛进行包覆，而后接枝甲基丙烯酸甲酯进行表面改性，并采用红外光谱，透射电镜和差示扫描量热分析对改性后的二氧化钛进行表征。红外光谱的分析表明。在无机纳米粒子Ti02的表面接枝上了PMMA；从透射电镜照片可以清楚地看出，未经处理的纳米粒子团聚在一起，经过处理的纳米粒子的表面均匀地包覆了一层聚合物；差示扫描量热分析的结果表明。复合改性后的复合纳米粒子的热分解温度比均聚PMMA的热分解温度提高了135℃。     

载银纳米二氧化钛的表面改性

采用硅烷偶联剂对载银纳米二氧化钛(TiO2/Ag )进行表面改性,考察了偶联剂用量、反应时间、反应温度及pH值对表面改性的影响,从而确定最佳用量和最佳反应条件.利用元素分析、红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段及亲油化度的测定,研究了表面改性的效果及分散状况.结果表明:TiO2/Ag 纳米粉体表面处理的最佳条件为:硅烷偶联剂KH560添加量8%,反应的水浴温度78.5℃,反应时间4小时,pH=7;KH560以化学键的形式接枝在粉体表面,同时,经过表面改性后的载银纳米TiO2的亲油性和分散性与未改性的粉体相比明显得到改善.     

硅溶胶-纯丙复合乳液反射隔热涂料的制备及性能

研究了一种以硅溶胶和纯丙乳液为复合基料的反射隔热涂料。研究表明,基料中硅溶胶比例增加有助于提高涂膜的太阳光反射比和污染后的太阳光反射比,涂膜表面对水的接触角也逐渐增大。通过正交试验确定了混合基料的最佳方案:硅溶胶粒径为10~15 nm,硅溶胶与纯丙乳液的比例为5∶4,硅烷偶联剂的添加量为4%。研究了二氧化钛的种类和含量对涂膜反射隔热性能的影响,使用改性二氧化钛,相对于金红石型二氧化钛,涂膜的太阳光反射比、近红外反射比以及隔热温差有很大提高。此外,研究了辐射型填料的粒径和含量对涂膜半球发射率与隔热性能的影响,使用粒径为1.05μm辐射型填料,添加量为8%时,涂膜的半球发射率达到最大。最终制备出一种具有耐沾污、高热反射和辐射能力的无机-有机复合型反射隔热涂料。     

二氧化钛/硅胶的液相沉积法制备与性能研究

采用硫酸钛水解沉积法在硅胶载体上包覆纳米二氧化钛,研究载体表面负载二氧化钛的结构、表面形态及其光催化性能。实验发现,包覆在硅胶表面的二氧化钛大小约为400nm,且分布均匀,二氧化钛粒子为锐钛矿相,并且在样品的紫外-可见漫反射谱图中没有观测到蓝移现象,以偶氮染料甲基橙作为降解对象研究所制备样品的光催化性能。     

高分子网络凝胶法制备Fe掺杂TiO2粉体的研究

以钛酸四丁酯和硝酸铁为原料,N-羟甲基丙烯酰胺为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法制备掺Fe的TiO2粉体,研究了Fe掺杂量和煅烧温度对TiO2粉体性能的影响。采用TG-DTA、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱分析(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了表征。结果表明,随着煅烧温度升高,TiO2晶粒尺寸增加;Fe的掺杂抑制晶粒的长大,促进了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。Fe的掺杂量和煅烧温度对其光吸收带边影响较大,在实验条件下,Fe的掺杂量为1.5%,煅烧温度为650℃,光吸收带边红移最明显。     

有机/无机纳米复合水凝胶的制备与应用

纳米材料具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化的优点,受到广泛的关注。与普通水凝胶相比,将无机纳米材料分散在水凝胶中制备的有机/无机纳米复合水凝胶的力学性能、光学性能、热力学性能都有较大提高。主要综述了TiO₂、SiO₂、Fe₃O₄等无机物作为填充剂或交联剂制备纳米复合水凝胶的方法,如共混法、原位法等,并分析了其在环保、医药等领域的应用。     

绢云母-TiO_2复合颗粒的制备与应用

为制备具有钛白粉性能的矿物基体复合颜料,并发挥绢云母的协同效应,采用机械力化学包覆方法制备绢云母-TiO2复合颗粒,对制备工艺因素的影响、复合颗粒的结构与颜料性能进行研究。结果表明:绢云母研磨粒度、复合时间、球料质量比和TiO2用量对绢云母-TiO2复合颗粒性能影响显著,该复合颗粒的遮盖力为钛白粉的90%,吸油量和紫外线吸收性与钛白粉相同。在建筑涂料中填加绢云母-TiO2复合颗粒,其对比率显著高于单一填加钛白涂料;复合颗粒形貌观测显示,TiO2在绢云母表面形成了有效包覆。     

碳掺杂TiO2的制备及光电性质的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,经活性炭程序还原制备TiC,并在空气中煅烧制得碳掺杂的TiO2.采用XRD、UV-vis以及电化学等手段对其进行了表征和测试.实验结果表明,碳掺杂减小了TiO2的禁带能隙,使它的光电特性得到了较大改善,光响应波长发生了红移,光响应电流显著增强.     

单组分水性聚氨酯涂料的制备与性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(GE220)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,制得不含有机溶剂的单组分水性聚氨酯分散液,研究了NCO/OH的摩尔比和DMPA含量对水性聚氨酯分散液及其成膜后性能的影响。结果表明,当NCO/OH(摩尔比)=1.8,DMPA与GE220比值为2时,水性聚氨酯分散液的物理性能及其成膜后的力学性能最佳。     

高硅钢用半有机绝缘涂层的制备及其性能研究

为减少高硅钢铁芯叠片间的涡流损耗,以磷酸二氢铝、苯丙乳液、甘油及水为主要原料,制备出一种适合高硅钢用无铬环保半有机绝缘涂层.利用光电子谱仪、扫描电镜及能谱仪对高硅钢脱碳退火板的氧化薄膜、绝缘涂层的微观结构形貌及部分缺陷进行分析,并研究了该涂层的涂覆量对其附着性、硬度及绝缘性能的影响.研究结果表明:普通无取向硅钢磷酸盐环保半有机绝缘涂层同样适用于高硅钢;绝缘涂层的均匀性取决于高硅钢片表面的平整度、涂辊表面质量以及对涂覆速度的平稳控制;高硅钢的表面粗糙度及氧化膜厚度对绝缘涂层的附着性有着重要影响;本试验制备的半有机涂层每面涂覆量控制在0.8~1.2 g/m2,具有良好的附着性及绝缘性能,层间电阻在5Ω·cm2/片以上.     

半透明抗紫外纸涂层纳米粉体的制备

采用浸渍法制备了Ce4+掺杂纳米TiO2纳米粉体,并用TEM,XRD和UV-Vis光谱等手段对其进行了表征.结果显示,纳米材料可有效吸收紫外线,并具有半透明性质.以PVP为表面活性剂,在相纸表面涂布,涂覆层均匀光滑,表面光泽度78%,油墨吸收时间约为4.2s.     

一种无机包覆钛酸钾晶须的新方法

利用乙酸乙酯作为均匀沉淀剂在钛酸钾晶须表面成功包覆了SiO2 无机层。利用SEM、FTIR、XRD、EDX等手段对钛酸钾晶须表面包覆层进行了表征和定量分析,并利用Zeta电位仪测试了包覆前后钛酸钾晶须的表面电荷情况。结果表明钛酸钾晶须表面形成了无机SiO2 层,并与晶须表面有一定的相互作用;包覆后晶须表面性质接近于SiO2,有助于钛酸钾晶须进一步表面偶联处理。