纳米二氧化钛的制备及其应用探究

纳米二氧化钛具有一定的热稳定性、光学性质、超亲水性、化学稳定性和无毒性等特性,是现代化新型无机材料之一。阐述了制备纳米二氧化钛的气象水解法、钛醇盐气相分解法等多种方法,并对纳米二氧化钛在环境废水处理、化妆品、塑料、城市生活垃圾处理、医疗卫生保健及涂料等多方面中的应用进行了分析。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺研究

以钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛。通过对溶胶-凝胶法中各个主要影响因素的考察,得到制备纳米二氧化钛材料的优化工艺条件为:配制无水乙醇与水的混合液,并调节pH=2～3,缓慢加料;钛醇盐与水的摩尔比为2～4,乙醇与钛醇盐摩尔比为6～8,溶胶体系pH=2～3,水解成胶化温度为25℃～30℃。     

低温下制备纳米二氧化钛粒子的方法

本发明公布了一种合成纳米级金红石型、锐钛矿型或两者混合型二氧化钛粉体的新工艺。具体步骤:1)将H2O2与钛化合物(TiCl4、TiOCl2、TiCl3、TiBr4等)混合,生成钛的过氧络合物;2)在>50℃条件下加热钛的过氧络合物;3)合成二氧化钛     

TiCl4乙醇溶液溶胶--凝胶转变过程的研究

以TiCl4作为前驱体,乙醇作为溶剂制备TiO2溶胶,系统研究了TiO2胶体的溶胶-凝胶转变过程,讨论了不同参数(如温度、浓度等)因素对溶胶体系胶凝时间的影响,并对该过程的活化能进行了计算。研究结果表明,TiCl4在与乙醇混合形成溶液的过程中,即与乙醇及乙醇中的微量水发生醇解和部分水解反应,通过脱氯形成钛醇盐。在随后长时间的成胶化过程中,主要是钛醇盐吸收气氛中的水气发生水解缩聚反应,最终形成无机聚合物凝胶。体系的活化能与TiCl4的初始浓度有关。     

工业生产纳米二氧化钛存在的问题与解决方案

纳米二氧化钛的生产原料有钛醇盐、四氯化钛和硫酸法钛白生产过程中的中间产物硫酸氧钛。笔者以硫酸氧钛为原料,开发出制备纳米二氧化钛的工艺:采用均匀沉淀法生产工艺、多孔陶瓷膜分离技术及旋流动态煅烧炉与旋转闪蒸干燥器组合煅烧法生产及精制二氧化钛,并将该工艺成功地应用于中国科学院纳米技术工程中心有限公司15t/a纳米TiO2中试装置和500t/a纳米TiO2溶胶装置中,对工业生产中存在的问题及解决方法进行了介绍。     

陶瓷基纳米二氧化钛膜的制备与性能研究

控制钛氧有机物水解条件合成稳定的纳米二氧化钛胶体,X射线衍射和扫描电子显微镜研究表明,该胶体的胶粒为锐钛矿型晶体,晶粒大小约12nm。将制得的纳米二氧化钛胶体喷涂于陶瓷表面,经焙烧处理得到陶瓷基纳米二氧化钛膜。扫描电子显微镜和气相光催化反应实验显示,陶瓷基纳米二氧化钛膜由致密的球形纳米二氧化钛粒子组成,光照下具有好的分解有机物的能力和光诱导亲水性,其光催化分解有机物的反应属于动力学一级反应。此陶瓷材料拥有良好的自洁净功能和光诱导亲水性。     

高纯,超细二氧化钛的研究

研究了用四氯化钛乙醇盐。用钛乙醇盐水解制备高纯，超细二氧化钛。探索了合成、水解的条件。获得了实验结果，并提出了看法。     

电子用高纯二氧化钛制备方法研究

介绍了电子用高纯Ti02的使用领域以及技术特点,简述了电子用高纯Ti02主要制备方法,包括硫酸法、TiCl4直接水解法、氯化法、钛醇盐水解法；详细阐述了各种制备方法的原理、工艺流程、工艺控制、产品质量；对各种制备方法在工艺、设备、成本等方面进行了对比.硫酸法和TiCl4直接水解法因具有工艺简单、产品质量好等优点,在国内已实现了工业化.氯化法和钛醇盐水解法因生产技术难度大、设备材质要求苛刻等方面的原因,仍处于实验室研究阶段.并提出了工业应用的建议以及今后研究的方向.     

中国钛资源综合利用技术现状与新进展

中国钛资源综合利用的关键技术包括大规模制备富钛科技术、高钙镁富钛料直接氯化制备TiCl4技术及TiCl4氧化制备金红石型钛白粉技术。分析了国内外钛资源综合利用技术现状及发展趋势,并介绍了转底炉制备高钛渣技术;快速流化床氯化制备四氯化钛技术以及解决氧化反应器结疤问题的新思路。     

多重乳液法制备空腔状纳米二氧化钛

采用多重乳液法制备纳米二氧化钛,研究了运用多重乳液法制备二氧化钛的现实意义。将钛酸四正丁酯以一定比例溶于外油相中,再加入一个水包油的微乳液内相,生成O／W／O型多重乳液体系,钛盐在水相中水解形成空腔状的纳米二氧化钛颗粒,用X光衍射仪对其进行了表征,得知产物为锐钛型纳米TiO2,并进行了紫外一可见吸收分析。结果表明,材料吸收带有一定程度的蓝移,即表明纳米颗粒变小,纳米尺寸效应明显。     

纳米技术与纳米材料(Ⅸ)--纳米TiO2的液相合成

综述了液相法合成纳米TiO2，比较了各种液相法的优缺点，详细讨论了液相法合成纳米TiO2的研究进展和发展趋势。认为以TiCl4、TiOSO4和H2TiO3为原料时，产品成本较低。低温液相合成纳米TiO2的生产工艺由于省去了高温煅烧工序而最具竞争力。并指出过滤和防团聚是液相法规模化生产纳米TiO2需要重点解决的问题。     

Preparation of Nano-titanium Dioxide in Propane/Air Diffusion Flame

Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles were synthesized by the oxidation of titanium tetrachloride (TiCl4), in propane/air diffusion flame. The propane/air diffusion flame is generated using a multi-port diffusion type burner composed of 4 concentric tubes. Flow rates of TiCl4 and combustion gases such as air, industrial propane and carrier gas were chosen as key experimental variables for the control of the particle size and morphology. Effects of propane/air mole ratio and precursor flow rate on particle size, morphology, structure and carbon dots of titanium dioxide particles were studied.     

高温气相法可控制备纳米TiO2

通过火焰反应器结构设计,实现TiCl4高温气相氧化过程可控制备纳米TiO2粒子,新型火焰设计保证了TiCl4低温进入高温反应区,预热过程隔离保护喷嘴,避免了结疤堵塞;通过实验条件控制颗粒平均粒径和粒径分布,较低的TiCl4气相浓度、较高的载气流速有利于小粒径TiO2颗粒的生成。载气流速增加,中心TiCl4火焰形态由层流向湍流发展,焰长缩短,颗粒平均粒径减小。CH4燃气流量增加,高温反应区扩大,颗粒停留时间增加,颗粒尺寸增大。二次氧气的补充,提高了氧气与TiCl4的预混,有效地减小了产品TiO2颗粒的粒径。获得的TiO2产品平均粒径在20～80 nm之间。     

火焰法合成纳米TiO2颗粒生长过程

在新型火焰反应器生产纳米TiO2的过程中使用TEM微栅在不同火焰高度位置处进行原位取样分析,得到生长过程中纳米TiO2颗粒的粒径和形态. TiO2颗粒经历了成核、生长、聚并、烧结的过程. 调节反应物浓度为7.9×10-5~5.7×10-3 mol/L,研究了不同反应物浓度对纳米颗粒生长过程的影响,高前驱体浓度形成较高的单体浓度,使颗粒间碰撞几率增加,从而得到粒径较大的颗粒,产物粒径17~85 nm. 调节CH4和O2流量,改变温度场,研究温度对颗粒生长过程的影响,在相同反应物浓度条件下,较高的温度下形成分散性好、一次粒径为63 nm的颗粒,而在较低的温度下形成的颗粒一次粒径为35 nm,但颈部烧结严重;增加喷嘴气流速度减小了反应停留时间,颗粒粒径从63 nm减小到36 nm.     

TiCl_4气相氧化法制备金红石型TiO_2的工艺

以粗TiC l4(98.0%)为主要原料,通过白矿物油除钒提纯处理后,采用气相氧化法制备出金红石型TiO2,并分析了粉体的相关性能。研究表明,制备的金红石型TiO2具有较高的晶型转化率(100.0%)、白度(102.08%)和消色力(123%),且粒度适宜(258 nm)、粒度分布较窄、近似球形、分散性好等优异性能。A lC l3蒸气在气相反应中起到了晶型转化剂的作用。当A lC l3加入量增加至2.6%以上时,TiO2的晶型转化率达到了最大值100.0%。     

纳米技术与纳米材料(X)--纳米二氧化钛的表面处理

表面处理被用来提高纳米TiO2的耐久性和分散性。介绍了纳米TiO2表面处理效果的评价和表征方法。综述了纳米TiO2的表面处理的原理、方法和研究进展。预测新表面处理剂的合成、新的表面处理方法以及表面处理剂与纳米TiO2核体之间的作用机理将是下一步研究的重点。指出在对纳米TiO2进行表面处理的规模化生产中，关键要解决分散和异相成核的技术问题。     

四氯化钛精制尾气的综合利用研究

四氯化钛精制尾气成分复杂、毒性大,目前还未见成熟技术对其进行回收利用。对四氯化钛精制尾气的来源及物化特性做了全面研究,查明四氯化钛精制尾气的物质组成达20种以上,包含粗四氯化钛中的气相组分和液相组分,以四氯化钛和四氯化硅为主。提出了采用精馏法从四氯化钛精制尾气中分离富集回收四氯化钛和四氯化硅的方案。进行了精馏实验研究,回收的中段馏分中四氯化硅质量分数达到95%,精馏釜液中四氯化钛质量分数达到96.5%,四氯化钛回收率达到90%以上。该工艺为四氯化钛精制尾气的综合利用开辟了一条新途径。     

Comparison of Titania Particles Between Oxidation of Titanium Tetrachloride and Thermal Decomposition of Titanium Tetraisopropoxide

Thermal decomposition of TTIP was compared with oxidation of TiCl 4 in morphology and primary particle size of produced TiO 2 particles in a tubular reactor 2.7 cm in diameter and 54 cm in length under equal rate constants. The reactor temperature was varied from 850 to 1000°C for TiCl 4 oxidation and from 492 to 579°C for TTIP decomposition. The lower and upper limits of decomposition temperature for TTIP were determined so that the rate constants become equal, at corresponding limits, between TiCl 4 oxidation and TTIP decomposition. In order to maintain constant concentration with variation of reactor temperature, the flow rate of dilution gas was adjusted to compensate for the volume change of gas with temperature. The precursor concentration at the reaction condition was in the range of 1.09 2 10 m 6 to 1.09 2 10 m 5 mol/L, and the residence time of 3.1 to 10.8 s was based on the reactor set temperature. Particles from TTIP were spherical, while those from TiCl 4 were polyhedral. A considerable fraction of the precursor admitted to the reactor was consumed on the tube wall by surface reaction to form a zone coated with TiO 2 . The loss of precursor to the wall was greater with TiCl 4 oxidation. The particle size was, however, larger by 20% with TiCl 4 oxidation. By replacing the straight reaction tube with a concentric tube, the loss could be reduced, thereby increasing the amount of TiCl 4 available for particle formation significantly; the particle size was similar, however. With the straight tube a mixture of TiCl 4 and oxygen entered the reactor and the reaction occurred over the gradual increase from 650°C to a reactor set temperature of 900°C. With the concentric tube, the reactants had been preheated separately and then brought into contact right at the set temperature. The difference in the history of temperature for reaction may have brought about a difference in nucleation rate and consequently yielded particles of similar size. By analyses of BET surface area, X-ray diffraction patterns, and thermogravimetric data, TiO 2 particles from both routes were nearly nonporous, showed anatase peaks in majority, and contained no appreciable volatiles.     

TiO_2薄膜超亲水性研究进展

简述了TiO2薄膜材料的超亲水性机理,概括了制备TiO2薄膜的基本方法有:静电自组装技术、微等离子体氧化法、液相沉积法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、磁控溅射法等;并简要介绍了TiO2薄膜超亲水性材料在自清洁建材、防雾涂层、杀菌消毒等方面的应用现状与发展前景,并展望了今后的研究工作。     

幻彩型人工氟金云母钛珠光颜料制备工艺的研究

利用液相沉积法对不同粒径的氟金云母钛珠光颜料制备工艺进行了研究。探讨了反应温度、TiCl4浓度、TiCl4加料速度对幻彩系列颜料珠光效果的影响以及TiCl4用量与颜料幻彩颜色的对应关系。采用扫描电子显微镜(SEM)观察云母钛珠光颜料的表面TiO2膜形貌。研究结果表明:在反应温度为78℃、TiCl4浓度为1.5～2.0 mol/L时得到珠光颜料光泽好,其表面包覆的TiO2膜平整、连续、致密、粒径在40 nm左右。氟金云母的平均粒径越小,TiCl4的最佳加料速度越快。制备同一色彩珠光颜料时,不同粒径的氟金云母所需包覆的TiO2量以单位比表面积计基本相同,所以在颜料色彩相同情况下,只要测得氟金云母的比表面积,即可推算出不同粒径云母所需包覆的TiO2量。