纳米二氧化钛背景资料

纳米二氧化钛是一种重要的宽禁带半导体光电转换材料，它有3种晶型，即金红石型、锐钛型和板钛型结构，其中金红石型和锐钛型属四方晶系，板钛型属正交晶系。随着纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性的发现，纳米二氧化钛的一些新奇性能也被揭示出来。纳米Ti02吸收和散射紫外线能力强，使其成为优良的紫外线屏蔽剂，可用于防晒护肤品、纤维和涂料等领域。纳米Ti02的光催化活性高，在污水处理和抗菌等领域具有重要应用价值；纳米Ti02还具备光电转换性能，可作为光电电池材料，在太阳能转换方面显示巨大的应用潜力；纳米TiO2与铝粉或云母珠光颜料拼合使用时所产生的奇特颜色效应，使其成为新一代高档次的效应颜料，倍受汽车配漆专家的青睐。1993年东京大学教授Fujishima和Honda提出将Ti02光催化剂应用于环境净化的建议。同时，由于日本实施了净化空气的恶臭管理办法，兴起了大气净化、除臭、抗菌、防雾和开发无机抗菌剂的热潮。在这样的背景，Ti02光催化环境净化技术作为高新环保技术，其实用化的研究开发受到广泛重视。

目前纳米二氧化钛的分散问题，也是一个重要的研发课题。如何将纳米二氧化钛分散到水中，能长期放置，不分层不沉淀，这也是一个很难的课题。影响纳米二氧化钛在水中分散稳定性因素很多，主要有粉体制备方法的影响、分散剂的影响、分散方法的影响以及分散设备的影响等等。

据了解，纳米二氧化钛水分散液VK-T31可以长期放置不沉淀不分层，并且能任意比例稀释，产品表现很好的稳定性。目前该产品在国内外应该算是最好的纳米二氧化钛水分散液。

纳米二氧化钛分散的基本原理

对粉体纳米二氧化钛的分散包括润湿、分散和分散稳定三个阶段。加入分散剂的主要目的是润湿纳米颗粒表面，降低表面能。分散剂可分为无机类、有机类、无机/有机复合分散剂。不同的分散剂有不同的分散机理，分散剂对颗粒在悬浮介质中的稳定分散作用主要有三种机理，即静电稳定机制、空间位阻稳定机制和电空间稳定机制。纳米二氧化钛粉体的选择最好是能选择表面经过亲水处理过的，这样在水中更好分散，市场上面现在卖的水性纳米二氧化钛VK-T25H，杜邦等厂家。

影响纳米TIO2 分散性的因素

1/ PH值对纳米二氧化钛分散性的影响

将纳米二氧化钛分散在水中，纳米二氧化钛表面羟基得到质子的能力比水弱，因此纳米二氧化钛表面带负电。在pH比较小的时候 , 纳米二氧化钛表面形成Ti —OH2 , 导致粒子表面带正电荷。随着 pH值的增大 , 粒子表面带的正电荷变少 , 双电层变薄 , 粒子间的斥力位能减小 , 纳米粒子易发生团聚 , 分散性能变差; 当pH值处于中间值时 , 粒子表面形成Ti —OH键 , 这时粒子呈电中性 , 此时纳米二氧化钛的分散性能最差; 当pH值处于碱性的时候 , 粒子表面形成 Ti —O2键 , 使粒子表面带负电荷 , 此时pH值越大 , 粒子表面的负电荷越多 , 双电层的厚度越厚 , 粒子间的斥力位能越大 , 粒子分散效果越好。

2 .电解质对纳米TiO2 分散性的影响

硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等电解质属于典型的静电稳定机制。其在水中电离产生的部分阴离子依靠范德华力吸附在负电性的纳米 TiO2 颗粒表面 , 增强颗粒 Zeta 位 , 形成双电层结构。研究表明在二氧化钛的酸性溶液加入极少量的硫酸铵后 , 硫酸根离子中和二氧化钛界面的正电荷 , 使斥力位能减小 , 导致颗粒聚集 , 起不到分散的作用，随着硫酸铵的增加二氧化钛吸附硫酸根离子形成双电层 , 使斥力位能增加 , 实现纳米微粒分散的目的。

影响纳米 TiO2 分散的因素有很多 , 这里主要分析了pH值、电解质等对纳米二氧化钛分散性的影响。

纳米二氧化钛水分散液应用领域

纳米二氧化钛水分散液主要是应用于水性体系，主要的应用领域有：

1.水性涂料，环保水性涂料，水性油漆。

2.纺织浆料

3.污水处理

4.空气净化

5.抗菌材料

6.航天航空领域