纳米TiO2颗粒的表面改性研究进展

较全面概述了在纳米TiO2颗粒改性中表面活性剂的作用机理与应用。对应于不同目的采用不同的改性剂甚至进行改性剂的复配方法及工艺，即为了改善纳米二氧化钛颗粒表面的润湿性和分散性，采用有机物改性方法；为了提高经伙二氧化钛颗粒的耐久性和化学稳定性目的时，采用无机物包裹的方法等。文中重点介绍了多种主要的改性剂和改性工艺，对于其它纳米颗粒的改性也有参考意义。     

纳米TiO_2的合成及纳米TiO_2/Pt修饰电极的电化学催化性能

采用溶胶-凝胶法合成纳米TiO2粉体,通过正交实验优化了纳米TiO2的合成工艺条件,用透射电镜及X-射线衍射技术对纳米TiO2样品进行表征;进而采用涂膜法制备纳米TiO2/Pt修饰电极,通过循环伏安法研究其在葡萄糖体系中的电化学催化性能。结果表明:在钛酸丁酯与乙醇体积比为2∶3、烘干温度为80℃、焙烧温度为500℃时,合成的纳米TiO2具有最佳电化学催化性能;合成的纳米TiO2为锐钛矿型,颗粒粒径分布在5~20nm之间;纳米TiO2/Pt修饰电极对葡萄糖具有显著的电化学催化活性。     

纳米TiO2-g-PAN复合粒子的合成与表征

采用乙烯基三叔丁基过氧硅烷偶联剂(AC-70)改性纳米二氧化钛(TiO2)粒子,在纳米TiO2粒子表面引入不饱和双键,然后通过溶液聚合在纳米粒子表面接枝聚丙烯腈(PAN),形成TiO2-g-PAN复合纳米粒子,探究了其最佳合成工艺,采用红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征;并对改性前后的纳米TiO2粒子进行了亲水亲油性测试、接触角测试、扫描电子显微镜分析及紫外线吸收测试。结果表明,PAN成功接枝到纳米TiO2表面;TiO2-g-PAN复合纳米粒子的最佳合成工艺为:反应温度75℃,反应时间5h,纳米粒子和单体之比为1∶6,引发剂用量为1.0%;纳米TiO2经过改性后表面由亲水性变为亲油性,接触角增大,纳米粒子的团聚现象得到明显改善;纳米TiO2-g-PAN粒子具有优良的紫外线吸收性能。     

纳米TiO_2表面改性及在PUA复合涂层中的应用

以硬脂酸和钛酸酯偶联剂为复合改性剂对纳米TiO2进行表面改性,并通过原位分散和光固化方法制备了改性纳米TiO2/聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合涂层。讨论了纳米TiO2的改性条件及改性效果,并通过SEM、DSC和力学性能测试等手段考察了改性纳米TiO2对PUA性能的影响。结果表明,当钛酸酯为0.00234 mol/L、硬脂酸为0.0352 mol/L、温度45℃、时间1.5 h时,纳米TiO2的表面改性效果较好;改性后的纳米TiO2在PUA中的分散稳定性得到提高,且改性纳米TiO2/PUA复合涂层的力学性能,尤其是耐冲击力和拉伸强度得到了提高。     

分散剂对纳米TiO2悬浮液稳定性的影响

选择不同的有机物为分散剂分别对纳米TiO2粒子进行了表面改性。通过采用重力沉降法、Zeta电位法等表征了其分散效果,研究了纳米TiO2悬浮液在不同PH值下的分散行为。结果表明:纤维素能使纳米TiO2悬浮稳定性明显提高。在纳米TiO2悬浮液中,纳米TiO2粉体表面的Zeta电位同水溶液的平衡PH有很大关系。提高颗粒表面电位(Zeta电位)是改善粉体分散体系稳定性的有效途径。     

偶联剂改性对纳米二氧化钛光催化活性的影响

为了提高纳米TiO2颗粒分散性和光催化活性,用醇解法在纳米TiO2颗粒表面接枝硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。通过Fourier变换红外光谱表征样品表面的官能团,同时测定接枝改性样品表面的羟基数、亲油化度和在有机介质中的分散性能及光催化活性。结果表明:部分偶联剂分子以化学键的形式接枝在纳米TiO2颗粒表面。改性后的纳米TiO2颗粒呈亲油性,表面羟基数急剧减少,亲油化度显著提高。改性纳米TiO2颗粒在有机介质中团聚现象减小,分散稳定性提高,分散后的平均粒径最小可达50nm。改性纳米TiO2颗粒在有机介质中的光催化活性得到显著提高。     

纳米 TiO2包覆改性研究及其对 PVC 性能影响

利用硅烷偶联剂 KH–570对纳米 TiO2进行改性,探讨了改性工艺,通过正交试验得出改性的最佳工艺条件：分散液 pH=7.5,偶联剂加入量为7 mL,超声时间40 min,沉降实验和粒度分析结果表明,改性纳米 TiO2表面亲油性能显著提高,粒子间的团聚也得到改善。将改性及未改性纳米 TiO2加入 PVC 基体中,制得 PVC／纳米 TiO2复合材料,并对其进行紫外屏蔽性能测试和拉力测试。结果表明,添加改性纳米 TiO2的 PVC 复合材料紫外屏蔽性能和力学性能均显著高于添加未改性纳米 TiO2的材料,且当改性纳米 TiO2质量分数为3%时,PVC／改性纳米 TiO2材料的紫外屏蔽性能和力学性能最佳。     

纳米SiO_2颗粒表面疏水化改性与调控

以原硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,使用St?ber法,制备出分布均匀、粒径大小可控的纳米SiO_2颗粒,探讨了氨水用量、改性剂用量、反应温度以及反应时间对其粒径的影响。以二氯二甲基硅烷作为纳米SiO_2的修饰改性剂,采用激光粒度仪和接触角测量仪对纳米SiO_2颗粒粒径和接触角进行了表征。结果表明,St?ber法制备的纳米SiO_2颗粒粒径平均在40 nm,当氨水用量逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐增大;当反应温度逐渐升高时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐减小;当反应时间逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径呈现逐渐增大的趋势,后趋于稳定。改性实验结果表明,纳米SiO_2接触角随改性剂二氯二甲基硅烷用量的增加而变大,其接触角在40.9～146.1°范围内可调。当二氯二甲基硅烷的用量为7.5%时,接触角达到最大值146.1°。修饰改性后纳米SiO_2颗粒可减少其团聚,颗粒更加分散均匀,由此实现了通过改性剂加量对纳米SiO_2颗粒表面润湿性的调控。     

纳米SiO_2颗粒表面疏水化改性与调控

以原硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,使用St?ber法,制备出分布均匀、粒径大小可控的纳米SiO_2颗粒,探讨了氨水用量、改性剂用量、反应温度以及反应时间对其粒径的影响。以二氯二甲基硅烷作为纳米SiO_2的修饰改性剂,采用激光粒度仪和接触角测量仪对纳米SiO_2颗粒粒径和接触角进行了表征。结果表明,St?ber法制备的纳米SiO_2颗粒粒径平均在40 nm,当氨水用量逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐增大;当反应温度逐渐升高时,纳米SiO_2颗粒粒径逐渐减小;当反应时间逐渐增加时,纳米SiO_2颗粒粒径呈现逐渐增大的趋势,后趋于稳定。改性实验结果表明,纳米SiO_2接触角随改性剂二氯二甲基硅烷用量的增加而变大,其接触角在40.9～146.1°范围内可调。当二氯二甲基硅烷的用量为7.5%时,接触角达到最大值146.1°。修饰改性后纳米SiO_2颗粒可减少其团聚,颗粒更加分散均匀,由此实现了通过改性剂加量对纳米SiO_2颗粒表面润湿性的调控。     

PMMA/TiO2纳米复合材料的性能研究

利用偶联剂钛酸正丁酯对纳米二氧化钛颗粒进行预处理, 而后通过原位聚合制备了表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的纳米二氧化钛粉体. 通过红外光谱(FI-IR)、热重分析(TG)、差热扫描(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等研究了PMMA/TiO2有机-无机纳米复合材料的结构和性能.结果表明,PMMA包覆在TiO2的表面,包覆率为38.44%;PMMA/ TiO2纳米复合材料的起始分解温度和玻璃化温度分别为337 ℃和138 ℃,平均粒径为22.7 nm.表面改性后的纳米二氧化钛颗粒在有机溶剂中具有良好的分散稳定性能,同时确定了原位聚合PMMA/TiO2的最佳工艺条件为改性剂的用量15.8%,超声聚合反应时间1.5 h,反应温度为80 ℃.     

纳米TiO2光催化机理及改性研究进展

在纳米TiO2微观结构的基础上，讨论了纳米Ti02光催化改性方法，包括提高可见光响应活性和提高光量子效率，重点阐述了这两种改性和TiO2纳米结构的关系，认为具有更开放晶体结构的锐钛矿型更易于电子迁移，而具有较少表面缺陷的大晶面金红石型更具有电子反应活性，光催化性能的综合改善，应基于特定结构的可以降低（或消除）界面能的不同晶型复配，最后对改性方法提出了建议。     

聚合物包覆改性纳米二氧化钛的研究进展

综述了近年来国内外采用聚合物包覆法对纳米二氧化钛进行表面改性的研究工作,主要从改性原理和制备工艺的角度对聚合物包覆改性纳米二氧化钛的方法进行了分类阐述。对表面接枝法、微胶囊法和锚定位包覆法、原位聚合法、后处理改性法以及一些物理方法进行了举例介绍和比较。最后提出了目前聚合物包覆法改性纳米二氧化钛存在的问题和发展方向等。     

纳米TiO2表面改性及表征研究

采用不同种类的钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面改性试验,利用FTIR红外光谱仪等分析手段,研究发现改性后的纳米TiO2粒子表面已引入有机基团,使纳米TiO2的亲油化度和活化指数分别达到54.34％和99.51％,有效地改善了纳米TiO2与有机介质的相容性,使其在有机相中均匀分散.实验结果表明,在以甲苯为溶剂的体系中,最佳反应条件为:偶联剂用量5％,反应时间120 min,反应温度120℃.     

共掺杂纳米TiO2光催化剂研究进展

在研究纳米TiO2光催化降解有机物机理的基础上,对纳米TiO2催化性能的影响因素、改性方法及掺杂原理等进行了系统的分析。研究分析表明：共掺杂是提高纳米TiO2光催化性能的有效手段。从而为进一步深入研究纳米TiO2光催化剂的制备及其在可见光条件下对难降解有机物的催化降解性能奠定基础。     

纳米TiO2的复合改性及其光催化性能

采用甲基丙烯酸甲酯、硝酸镧对纳米TiO2进行复合改性,以亚甲基蓝作为光催化降解对象,讨论改性条件对纳米TiO2光催化性能的影响.结果表明,纳米TiO2经过改性后,其光催化性能均有所提高,尤其是经过硝酸镧复合改性后,其光催化性能明显好于未改性纳米TiO2和单一改性纳米TiO2.甲基丙烯酸甲酯用量、硝酸镧用量、热处理温度、热处理时间对纳米TiO2光催化性能均有影响.复合改性纳米TiO2的较佳工艺条件为:甲基丙烯酸甲酯用量为44.09%,硝酸镧用量为2.31%,热处理温度为500℃,热处理时间为5 h.     

表面活性剂对钛酸四丁酯整理尼龙6织物的影响

根据水热合成技术,在以钛酸四丁酯为前体物时,通过添加表面活性剂来控制生成的纳米二氧化钛颗粒尺寸,同时直接对尼龙6织物表面进行整理改性,并使用活性染料对织物进行染色。测试了织物的透气性、光泽度、拉伸性能以及色牢度等,研究了不同种类表面活性剂对钛酸四丁酯整理尼龙6织物服用和染色性能的影响。结果表明,经整理改性的织物断裂强力和断裂伸长率增大,十二烷基苯磺酸纳使织物光泽度提高,壳聚糖使织物透气性下降最少。     

原位聚合聚氨酯/纳米二氧化钛复合材料的研究术

利用纳米TiO2表面丰富的羟基与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的异氰酸根反应,制备了以纳米TiO2为交联点的原位聚合聚氨酯/纳米TiO2复合材料.通过傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和热重分析分别研究了未经表面处理纳米TiO2和酸处理纳米TiO2表面羟基含量的差异及其在聚氨酯中的分散状况,比较了它们作为无机交联点制...     

纳米TiO2的表面修饰研究

采用钛酸酯偶联剂对纳米TiO2粒子进行了表面有机修饰,显著改善了纳米TiO2粒子的表面性质,使粒子表面由亲水性变为亲油性;表面的C元素含量增加,并有P元素出现,表面的羟基和羰基密度降低;修饰处理使纳米TiO2表面极性降低、团聚程度减小、分散性提高.     

丙烯酸丁酯原位乳液接枝纳米TiO2的研究

为了提高纳米二氧化钛（TiO2）粒予在聚合物基复合材料中的分散性,需要对粒子的表面进行改性。实验采用无皂乳液聚合法,使丙烯酸丁酯单体（BA）在偶联剂KH-570烷基化预处理的纳米TiO2粒子的表面进行接枝聚合,研究了偶联剂用量对烷基化预处理程度的影响,以及聚合条件对TiO2表面接枝效果的影响,并对其聚合机理进行了探讨。结果表明,PBA以化学键成功地接到纳米TiO2的表面,并且可以通过改变接枝聚合条件来调节粒子上所接聚丙烯酸丁酯的结构,为进一步优化纳米粒子填充聚合物复合材料的结构和性能之间的关系建立基础。