【正文】 要求高、技術(shù)難度大、產(chǎn)量不高。 TiCl4氣相氧化法 這種方法與氯化法制造普通金紅石型的原理相類似，只是工藝控制條件更加復(fù)雜和精確，其基本化學(xué)反應(yīng)式【９】：生產(chǎn)工藝流程示意圖為【８】：圖22 TiCl4氣相氧化法制備制備納米Ti02的工藝流程圖 方案A中，超細(xì)粒子Ti02在反應(yīng)器中生成，在生長(zhǎng)器中完成銳鈦型向金紅石型的轉(zhuǎn)變。 TiCl4氫氧火焰水解法 該法是將TiCl4氣體導(dǎo)入高溫氫氧火焰中（7001000℃)進(jìn)行氣相水解反應(yīng)制備納米二氧化欽，其化學(xué)反應(yīng)式【４】:生產(chǎn)工藝流程示意圖為【3】：TiCl4火焰水解圖法制備納米Ti02的工藝流程圖 TiCl4氫氧火焰水解法最早由德國(guó)德固薩公司(Degussa)開(kāi)發(fā)成功并生產(chǎn)當(dāng)前納米級(jí)超細(xì)TiO2粉體的著名牌號(hào)之一P25。日木在抗菌制品開(kāi)發(fā)方而居世界領(lǐng)先地位，盡管我國(guó)已開(kāi)始著手此方而的研究和應(yīng)用，但尚屬起步階段。通過(guò)以上雙重作用，使涂料具有長(zhǎng)期耐沾污效應(yīng)。 在納米TiO2表面，鈦原子和鈦原子間通過(guò)橋氧相連，這種結(jié)構(gòu)是疏水性的，在光照條件下，一部分橋氧脫離形成氧空位。這種技術(shù)使單純的物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，邊吸附邊分解，分解徹底，無(wú)二次污染，而且吸附材料壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)久使用。在室內(nèi)，在暖氣、空調(diào)和制冷系統(tǒng)中加入納米Ti02，能夠消滅、分解或清除室內(nèi)裝飾材料釋放的甲醛、氨氣和苯等以及大氣環(huán)境中常見(jiàn)的氮氧化物和硫氧化物，有效凈化室內(nèi)空氣，促進(jìn)人體健康【４】。研究表明，醛類、酮類、醇類等含氧有機(jī)物、烯類、炔類等不飽和烴及鹵代烴具有較好的降解性，而短鏈烷烴、玩烷烴、多環(huán)烷烴的光催化降解性較差，有機(jī)物光催化降解的難易主要與其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān)【7】。 空氣凈化功能 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)排放的有毒有害廢氣量的快速增加，嚴(yán)重地污染空氣，特別是揮發(fā)性有機(jī)物VOC對(duì)人的危害極大，為此必須進(jìn)行處理。這項(xiàng)新的多相光催化污染治理技術(shù)因其能耗低，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，可減少二次污染等特點(diǎn)，在環(huán)境保護(hù)中日益受到人們的重視?？咕w維 在抗菌產(chǎn)品中，內(nèi)衣、鞋襪、手術(shù)服、護(hù)士服、繃帶、尿布、床單及兒童服裝等纖維制品的生產(chǎn)加工得到人們的關(guān)注二次世界大戰(zhàn)中，德軍由于穿用經(jīng)抗菌加工的軍服而減少了傷員的細(xì)菌感染抗菌纖維是將微粉（含有納米TiO2和SiO2等)摻入天然材料、聚合物或長(zhǎng)絲中而紡制出的，具有抗菌和除臭功能自1982年以來(lái)，日木相繼開(kāi)發(fā)出多種除臭纖維，而且新產(chǎn)品不斷問(wèn)世?？咕沾稍?0世紀(jì)80年代末，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在醫(yī)院、餐廳、高級(jí)住宅率先使用了抗菌陶瓷。 吳健春【６】采用銳鐵型納米Ti02載銀載鈰復(fù)合改性純內(nèi)墻乳膠漆，并對(duì)改性后的內(nèi)墻涂料進(jìn)行了定性的抑菌環(huán)試驗(yàn)、定量的抑菌率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，納米TiO2載銀載鈰復(fù)舍改性后的內(nèi)墻涂料具有優(yōu)異的抗菌性能，經(jīng)24h后，改性內(nèi)墻涂料的抑菌率達(dá)到99．9％以上。OH和 抗菌功能抗菌涂料人類環(huán)境中存在各種爭(zhēng)樣的有害微生物，微生物大量繁殖，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，并產(chǎn)生不良的氣味和污斑等。 當(dāng)Ti02粒子在幾個(gè)納米范圍內(nèi)即與德布羅意波長(zhǎng)相近，半導(dǎo)體Ti02納米微粒的電子態(tài)由體相材料的連續(xù)能帶過(guò)渡到分立結(jié)構(gòu)的能級(jí)，顯示出尺寸量子化的特點(diǎn)。當(dāng)粒子尺寸與其激子玻爾半徑相近時(shí)，隨著粒子尺寸的減小，半導(dǎo)體粒子的有效帶隙增加，其相應(yīng)的吸收光譜與熒光光譜發(fā)生藍(lán)移，從而在能帶中形成一系列分立的能級(jí)。OH)。選用合適的俘獲劑或表面空穴來(lái)俘獲電子或空穴，電子和空穴的復(fù)合就會(huì)受到抑制，隨即發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 Ti02光催化原理二氧化鈦的能帶是不連續(xù)的，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在一個(gè)禁帶。它同時(shí)也是重要的陶瓷、半導(dǎo)體及催化材料?；瘜W(xué)法制備的納米TiO2粉體或溶膠在紫外光的照射下光催化作用比較強(qiáng)，生成的電子空對(duì)與水反應(yīng)會(huì)生成具有強(qiáng)氧化性的基團(tuán)。納米TiO2粒徑很小，因而活性較大，吸收紫外線的能力很強(qiáng)。銳鈦型在常溫下是穩(wěn)定的，但在高溫下卻要向金紅石型轉(zhuǎn)化。3納米TiO2的性質(zhì) TiO2存在金紅石型、銳鈦型、板鈦型等三種主要晶型。低于費(fèi)米能級(jí)～。銳鈦礦和板鈦礦到金紅石的相轉(zhuǎn)化溫度一般為500—600℃。2二氧化鈦的結(jié)構(gòu) 二氧化鈦有板鐵礦、銳鐵礦和金紅石三種晶體結(jié)構(gòu)【２】，其組成結(jié)構(gòu)的基本單位均是TiO6八面體，區(qū)別在于TiO6八面體通過(guò)共用頂點(diǎn)還是共邊組成骨架，見(jiàn)圖2l。摻雜非金屬在抑制晶型轉(zhuǎn)變、改變樣品的光吸收率以及抑制光生載流子復(fù)合等方面具有明顯影響，能提高納米Ti02的光催化效率。 宋林云【9】以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，冰醋酸為螯合劑，利用溶膠一凝膠法制各出摻雜金屬Co復(fù)合改性的納米Ti02的光催化劑，并研究了不同摻雜量對(duì)Ti02相變和光催化性能的影響，結(jié)果表明，C0的摻雜對(duì)銳鈦礦型Ti02有穩(wěn)定作用，阻礙Ti02由銳鈦礦型向金紅石型的轉(zhuǎn)變；經(jīng)過(guò)改性的納米Ti02晶粒尺寸在10nm—20nm之間，Co—Ti02光催化劑的最佳熱處理溫度是500℃，最佳Co摻雜濃度為Co／Ti02(mol)=0．1，紫外光下照射3h，最高光催化降解甲基橙效率達(dá)到85％。對(duì)Ti02進(jìn)行改性的過(guò)渡金屬元素中尤其以鐵元素改性最多。結(jié)果表明：Ti02薄膜中銀的摻雜量小于等于635mol/L時(shí)有利于Ti02薄膜親水性能的改善；表面羥基和表面橋氧的含量對(duì)Ti02薄膜的親水性能均有直接影響。周娟等人則以鈦酸丁酯為鈦源，采用溶膠一凝膠法制備Ag—Ti02溶膠，將其涂覆在載玻片上制得高光催化活性的透明薄膜，通過(guò)改變pH值和兩種不同照射光源，對(duì)甲基橙溶液進(jìn)行光催化降解及其它性能分析，結(jié)果表明，當(dāng)pH值在3—6的范圍，不論哪種照射光源，甲基橙降解率可達(dá)到83％；光催化薄膜由粒徑10nm—20nm的AgNO3和Ti02顆粒構(gòu)成，銳鈦晶形結(jié)構(gòu)在500—550℃轉(zhuǎn)變充分。在二者接觸后形成的空間電荷層中，金屬表面獲得過(guò)量的負(fù)電荷，半導(dǎo)體表面顯示出過(guò)量的正電荷，于是導(dǎo)致能帶向上彎曲形成肖特基勢(shì)壘，能有效地充當(dāng)電子勢(shì)壘阻止電子與空穴的重新復(fù)合。 目前，增強(qiáng)納米TiO2對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)性的改性方法主要有以下幾種：貴金屬沉積法、金屬／非金屬離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合等。 可見(jiàn)，納米粉體的分散和表面改性是將粒子由砌塊狀態(tài)轉(zhuǎn)變成具有各種特殊性能的納米材料的關(guān)鍵?；蛑瞥捎刑厥夤δ艿牟牧先?有吸收紅外線性能的玻璃鋼。可將藥物釋放到指定部位，藥物濃度在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持合適的水平，防止了給藥初期的降解。圖11納米結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域納米粉體的分散和表面改性【１５】被廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中，歸納如下。 納米顆粒所具有的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)導(dǎo)致了納米材料在結(jié)構(gòu)、光電、磁學(xué)和化學(xué)性質(zhì)等方面表現(xiàn)出特異性由于納米材料的奇特性質(zhì)，納米科學(xué)和納米技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。 表面效應(yīng)。 二維，指空間有一維處于納米尺度，如超薄膜、超晶格、多層膜。 納米材料是指由納米結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的任何類型的材料，一般泛指1—l00 nm的顆粒，是納米科技領(lǐng)域最富有活力，研究?jī)?nèi)涵十分豐富的學(xué)科。同時(shí)，納米Ti02具有超親水性和超親油性，將納米Ti02鍍于玻璃或陶瓷的表面，則鍍層表面具有高度的自清潔效應(yīng)，即具有防污、防霧、易洗、易干等特點(diǎn)，陽(yáng)光中的紫外線能維持納米Ti02表面的親水特性，從而使鍍膜材料長(zhǎng)期保持自潔凈效應(yīng)。此方法能耗低、易操作、除凈度高，尤其對(duì)一些特殊的污染物有很突出的去除效果，且無(wú)二次污染。 隨著生活水平的日益提高，人們逐漸開(kāi)始追求更為舒適的生活，室內(nèi)裝修和家居成為其中的一個(gè)部分。納米TiO2光催化技術(shù)始于 1972年Fujishima和Hondar做的關(guān)于光輻照二氧化鈦可持續(xù)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的研究。環(huán)境調(diào)和材料(簡(jiǎn)稱環(huán)境材料)是指與生態(tài)環(huán)境和諧或能共存的材料，日本的鈴木、山本等提出，環(huán)境負(fù)擔(dān)最小，而再循環(huán)利用率最高的材料稱為環(huán)境材料。24 微乳法21 均勻沉淀法20 196液相法16 14 10 4 method of preparation 目 錄1前沿水熱合成法。鈦醇鹽氣相分解法。納米二氧化鈦是一種新型環(huán)境凈化材料，有板鐵礦、銳鐵礦和金紅石三種晶體結(jié)構(gòu)，具有良好的光催化性能及親水性，這也是其在環(huán)境凈化方面的應(yīng)用基礎(chǔ)，主要用于凈化水、空氣和殺菌，另外還可做建筑涂料。最后，從兩個(gè)不同方面來(lái)介紹納米二氧化鈦的制法。鈦醇鹽氣相水解法。溶膠一萃取法。 application。9 93納米TiO2的性質(zhì)11 半導(dǎo)體性能13 空氣凈化功能16 18 鈦醇鹽氣相水解法18 20 21 共沉淀法(液相沉淀法)25參考文獻(xiàn)271前沿 1988年第1屆IVMRS國(guó)際會(huì)議(東京)上首先提出了環(huán)境調(diào)和材料。納米TiO2光催化殺菌是目前環(huán)境凈化的研究熱點(diǎn)。 納米TiO2光催化氧化殺菌具有顯著的優(yōu)點(diǎn):無(wú)需昂貴的氧化試劑，空氣中的氧就可作為氧化劑；而二氧化鈦催化劑價(jià)格低