你知道納米級(jí)紡織品用光觸媒 TiO 2 的制備方法有那些嗎,這里中康新材料為大家介紹集中常見(jiàn)的制備方法。制備納米二氧化鈦的方法可以分為物理法和化學(xué)法。

    物理法由于只是通過(guò)物理力學(xué)或固相重新析出來(lái)控制粒徑和晶型，制成的粉體前后化學(xué)組成沒(méi)有發(fā)生變化，常用的有氣相冷凝法和粉碎法。氣相冷凝法不適用于制備高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn)的氧化物，粉碎法是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)和震動(dòng)的巨大能量，將原料粉碎為納米級(jí)顆粒，得到的粉體形狀不規(guī)則，顆粒尺寸分布寬，難以得到均勻的納米粉體，所以制備納米粉體多采用化學(xué)法?；瘜W(xué)法根據(jù)反應(yīng)物系的形態(tài)，可以分為固相法、氣相法和液相法。其中固相法由于反應(yīng)只發(fā)生在固體顆粒之間，而固體間的混合程度很不均勻，因而不適合納米微粒的制備。氣相法制備的ＴｉＯ２納米粉體純度高、粒徑小、單分散性好，目前市場(chǎng)上性能較好的納米氧化鈦粉體商品牌號(hào)為Ｐ-２５，是由迪高沙公司（Ｄｅｇｕｓｓａ）通過(guò)Ｏ２氧化氣相ＴｉＣｌ４的方法生產(chǎn)的，這種粉體是銳鈦礦相和金紅石相的混晶，銳鈦礦相與金紅石相的比例為４：１，大致的生產(chǎn)流程圖見(jiàn)圖。

但是氣相法的生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，能耗大，成本高的缺點(diǎn)，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用和發(fā)展。相比之下，有可能降低成本并大量生產(chǎn)的途徑只有液相法，原料及生產(chǎn)成本低，反應(yīng)溫度低，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件易控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前試驗(yàn)室研究和工業(yè)化開發(fā)的熱點(diǎn)。過(guò)化學(xué)反應(yīng)，先生成固相成品，在反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)析出條件，防止細(xì)微粉體的聚集及生長(zhǎng)。

相關(guān)閱讀：納米二氧化鈦光觸媒整理劑在紡織面料上的加工方法

1.沉淀法

    沉淀法在制備二氧化鈦粉體的工藝中，占有重要的地位，國(guó)內(nèi)的許多研究人員以鈦醇鹽、四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦以及其他一些含鈦無(wú)機(jī)物為前軀體，嚴(yán)格控制制備條件和制備工藝參數(shù)，得到性能優(yōu)良的二氧化鈦粉體。１.４.１。１均相沉淀法均相沉淀法是在溶液中加入某種能緩慢生成沉淀劑的物質(zhì)，使溶液逐漸生成沉淀。該方法能避免直接加入沉淀劑而引起沉淀劑的局部不均現(xiàn)象，能獲得粒徑、化學(xué)組成相對(duì)均一的納米粉末。尹艷紅等以ＴｉＣｌ４為前軀體，以碳酸氫銨和尿素作為沉淀劑，通過(guò)氨水和硝酸調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的酸度，ｐＨ控制在０.５-３.０的范圍內(nèi)，制備出不同粒徑的二氧化鈦納米粉末。制備得到的二氧化鈦尺寸分布較窄，晶型為單一銳鈦礦型，且酸度在制備過(guò)程中只改變其粒徑的大小，對(duì)二氧化鈦的晶型不產(chǎn)生影響。王世平同樣以ＴｉＣｌ４為前軀體，采用尿素為沉淀劑，并選用ＮＨ４Ｃｌ和Ｈ２ＳＯ４為輔助試劑，通過(guò)改變沉淀劑的用量，制備得到不同粒徑的銳鈦礦型二氧化鈦納米顆粒。

2.共沉淀法

    雷閆盈等以硫酸氧鈦（ＴｉＯＳＯ４）為前軀體，銀為修飾劑，采用液相共沉淀法制備ＴｉＯ２微粒。對(duì)二氧化鈦微粒的結(jié)構(gòu)、組成、晶粒大小、殺菌性能以ＴＥＭ，ＸＲＤ等方法進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備的ＴｉＯ２微粒為銳鈦礦型，微粒大小在８０-１５０ｎｍ范圍內(nèi)，微粒殺菌性能好，在５ｍｉｎ內(nèi)對(duì)１％菌濃度的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌及白色念珠菌的殺菌率均達(dá)到９９.９０％以上。經(jīng)銀修飾的二氧化鈦微粒可作為無(wú)機(jī)殺菌劑應(yīng)用于殺菌或抗菌織物、涂料、塑料、化妝品等。李志杰，侯博，徐耀等在４０-５０℃下，向一定濃度的硝酸溶液中加入正硅酸乙酯，攪拌直至完全水解，形成透明溶液。在劇烈攪拌下，３０ｍｉｎ內(nèi)把鈦酸四丁酯逐滴加入上述溶液中，制得不同ＳｉＯ２含量的ＴｉＯ２納米顆粒樣品。繼續(xù)攪拌１５ｍｉｎ，靜置，溶液分層，分離掉上層有機(jī)物，然后在５０℃下靜置。白色粉末逐漸沉淀出，在１１０℃下烘干，最后分別在４００、６００、８００、ｌ０００℃下焙燒２ｈ。采用共沉淀法合成ＳｉＯ２改性的納米ＴｉＯ２樣品，ＳｉＯ２的添加有效地提高了納米ＴｉＯ２顆粒的熱穩(wěn)定性，具有比較高的比表面積和較小的粒徑。隨著ＳｉＯ２添加量的增加，樣品比表面積增加，粒徑減小，銳鈦相含量增加，ＳｉＯ２和ＴｉＯ２顆粒發(fā)生強(qiáng)相互作用，形成了Ｔｉ-Ｏ-Ｓｉ鍵合。氧化硅改性的納米ＴｉＯ２具有更好的光催化活性，而且隨氧化硅添加量的增加，納米ＴｉＯ２的光催化活性提高。因此，這種共沉淀法制備的氧化硅改性的納米ＴｉＯ２顆?？梢宰鳛閮?yōu)良的光催化劑。１。４。２水解法水解法在制備納米氧化鈦粉體的工藝中，占有主要地位。用鈦醇鹽或ＴｉＣｌ４、硫酸鈦以及其他含鈦無(wú)機(jī)物為前軀體，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)和制備條件，可以得到性能良好的氧化鈦粉體。

3.醇鹽水解法

    高濂等以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，由于鈦酸丁酯極易水解，為了控制水解速度以盡量減少團(tuán)聚，首先將鈦酸丁酯和與無(wú)水乙醇混合，配制成１０％的乙醇溶液，然后以鈦酸丁酯和水的摩爾比為１：１００的比例，逐滴滴入正在強(qiáng)力攪拌的蒸餾水中，形成ＴｉＯ２膠狀沉淀，再采用三種不同的工藝方法（直接沉淀、共沸蒸餾、乙醇淋洗）對(duì)產(chǎn)生的膠狀沉淀進(jìn)行處理，制備得到ＴｉＯ２粉體。通過(guò)ＸＲＤ、ＴＥＭ等對(duì)其表征，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)直接沉淀與乙醇淋洗工藝都能獲得較少團(tuán)聚的銳鈦礦型納米ＴｉＯ２，其中采用乙醇洗滌工藝能進(jìn)一步降低團(tuán)聚，使晶粒更規(guī)則，而共沸蒸餾會(huì)使團(tuán)聚增加。在此基礎(chǔ)上，黃軍華等對(duì)納米ＴｉＯ２粉體制備過(guò)程中結(jié)晶度的控制進(jìn)行研究，采用醇鹽水解法，通過(guò)控制醇鹽與水的摩爾比以及水解的速度，直接沉淀制備出２０ｎｍ以下粒徑的ＴｉＯ２粉體，在乙醇洗滌之前經(jīng)過(guò)醋酸處理，可以將ＴｉＯ２由無(wú)定形轉(zhuǎn)變成銳鈦礦型。宋哲等以Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４為原料，改進(jìn)了常規(guī)的水解沉淀工藝，在氯化銨和氨水緩沖溶液中水解，得到納米ＴｉＯ２。實(shí)驗(yàn)表明，可明顯增加沉淀顆粒的表面電位，從而有效防止團(tuán)聚的發(fā)生。ＤｏｕｇｌａｓＣ。Ｈａｇｕｅ和ＭｅｒｒｉｌｅａＪ。Ｍａｙｏ［２９］以鈦異丙醇鹽為前軀體，改變水與鈦醇鹽的比例，制備出部分銳鈦礦晶型的ＴｉＯ２沉淀，當(dāng)沉淀用乙醇洗滌后，沉淀則轉(zhuǎn)化為無(wú)定形ＴｉＯ２，ＴｉＯ２的結(jié)晶情況直接影響后續(xù)煅燒得到的晶粒尺寸。

4.溶膠-凝膠法

    溶膠-凝膠法是將鈦醇鹽或四氯化鈦溶解于有機(jī)溶劑中，通過(guò)加入蒸餾水，使鈦醇鹽或ＴｉＣｌ４水解形成溶膠，溶膠凝化處理后得到凝膠，再經(jīng)干燥得到粉體。這種粉體通常是無(wú)定形結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)過(guò)煅燒，才能得到晶型完整的納米ＴｉＯ２粉體。煅燒過(guò)程往往帶來(lái)顆粒的硬團(tuán)聚問(wèn)題，晶粒尺寸和形狀不能得到很好的控制。在溶膠-凝膠法中，溶液的ｐＨ值、溶液濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是控制納米粉體粒徑的重要參數(shù)。ＧｕａｎｇｓｈｅＬｉ等以ＴｉＣｌ４為前軀體，在冰水浴條件下，將５０ｍＬＴｉＣｌ４緩慢加入５００ｍＬ乙醇中，ＴｉＣｌ４進(jìn)行醇解，攪拌２小時(shí)，形成黃色的透明溶膠，將此溶膠放入８７℃烘箱中烘３天，得到白色粉末。將白色粉末溶解后用高速離心機(jī)離心分離，除去有機(jī)成分和Ｃｌ-離子，得到高純度的銳鈦礦型ＴｉＯ２。

    實(shí)驗(yàn)表明，溶膠過(guò)程一定要在冰水浴中進(jìn)行，否則會(huì)形成大量無(wú)定形ＴｉＯ２；在１１０℃凝膠，則會(huì)生成較多金紅石型ＴｉＯ２。Ｎｉｅｄｅｒｂｅｒｇｅｒ和Ｓｔｕｃｋｙ將ＴｉＣｌ４緩慢滴加到苯乙醇中，室溫下劇烈攪拌，生成溶膠，將溶膠置于反應(yīng)釜中，溫度控制在４０-１５０℃，保溫１-２１天，形成凝膠。凝膠經(jīng)４５０℃煅燒５小時(shí)后，可以制備得到晶粒尺寸為４-８ｎｍ的具有較高結(jié)晶度的銳鈦礦型ＴｉＯ２。通過(guò)控制ＴｉＣｌ４與苯乙醇的比例，以及對(duì)煅燒溫度的選擇，可以制備出不同晶粒尺寸的銳鈦礦型ＴｉＯ２，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，降低ＴｉＣｌ４濃度，可以減小制備的納米ＴｉＯ２晶粒尺寸。

    王正平等以鈦酸四丁酯為前軀體，為了避免鈦酸四丁酯劇烈水解，先將鈦酸四丁酯與乙醇混合，再把醇水酸的混合液逐滴滴入鈦酸四丁酯醇溶液中。同時(shí)為防止發(fā)生團(tuán)聚，在溶液中添加分散劑，靜置５-７天，形成凝膠。將濕凝膠置于真空烘箱中，５０-６０℃烘干，得到松散的凝膠粉末，再把凝膠粉末在Ｏ２氣氛中進(jìn)行不同的熱處理，制備出粒徑為２０-１００ｎｍ的ＴｉＯ２粒子。干凝膠粉體為無(wú)定形結(jié)構(gòu)，經(jīng)２５０-３００℃熱處理后，出現(xiàn)銳鈦礦型；經(jīng)４８０℃熱處理后，無(wú)定形全部轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型；熱處理溫度大于５５０℃時(shí)，開始出現(xiàn)金紅石型結(jié)構(gòu)；熱處理溫度為８００℃時(shí)，所有晶粒為金紅石型結(jié)構(gòu)。Ｂ-Ｎｅｐｐｏｌｉａｎ等人在溶膠-凝膠法的基礎(chǔ)上引入超聲波發(fā)生裝置，通過(guò)對(duì)超聲波輻射時(shí)間、功率密度、反應(yīng)器容量、前驅(qū)體與水的比例等因素的研究，深入探討了超聲波輔助溶膠-凝膠法的特點(diǎn)，制備得到粒徑小，比表面積大的納米ＴｉＯ２。