新型环境净化材料 —— 纳米二氧化钛
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TiO2的结构 纳米TiO2的性质 纳米TiO2的应用 纳米TiO2的应用前景
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纳米TiO2简介

纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良
好的分散性和耐候性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等 领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于高档汽车面漆 ，具有随角异色效应。 TiO2俗称钛白粉，它主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）（简 称A型）和金红石型（Rutile）（简称R型）[5]。金红石型TiO2比锐钛型 TiO2稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力 和着色力也较高。而锐钛型TiO2在可见光短波部分的反射率比金红石型 TiO2高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化 活性比金红石型高[6]。在一定条件下，锐钛型TiO2可转化为金红石型 TiO2。



纳米TiO2其他方面的应用
涂料纳米氧化钛
汽车漆专用纳米氧化钛
防晒化妆品用金红石纳 米二氧化钛
化妆品专用纳米二氧化钛
纳米TiO2的应用前景
随着环境保护的发展，纳米TiO2 以其突出的环境功能，迅速成为环保 领域研究热点。纳米TiO2 因为其巨大 的比表面积、良好的化学稳定性、优 异的光催化性，具有杀菌、防紫外线、 防雾及自清洁、光电转化、光催化等 作用。特别在污水处理方面，潜力无 穷。
另外，TiO2可降解某些塑料，达到消除白色污染的功能。 TiO2还对其它物质有降解功能，比如冯良荣等人研究发现纳米TiO2对表面活性 剂SDBS的降解有很好的效果。


6 对氟里昂的降解
由于氟里昂有良好的致冷效果而被广泛应用于冰箱、空调中，但它 们能消耗空气中的臭氧，同时自身不易分解，造成了严重的臭氧空洞， 危害了人们的健康。而TiO2对于CFCl3的降解具有良好的光催化活性， 用TiO2/WO3体系降解CFCl3，在100h内保持催化效率高于99.6%。


3. 处理无机污水
除有机物外，许多无机物在TiO2 ，表面也具有光学活性，例如无机 污水中的Cd6+ 接触到TiO2催化剂表面时 ，能够捕获表面的光生电子而 发生还原反应，使高价有毒的 Cd6+降解为毒性较低或无毒的Cd3+ ,从而 起到净化污水的作用；一些重金属离子如Pt3+、Hg2+ ， 等，在催化剂 表面也能够捕获电子而发生还原沉淀反应 ，可回收污水的无机重金属离 子。



晶格结构 二氧化钛有板铁矿、锐铁矿和金红石三种晶体结构， 其组成结构的基本单位均是TiO6八面体，区别在于 TiO6八面体通过共用顶点还是共边组成骨架，见图 (a)。锐钛矿结构是由TiO6八面体共边组成，而金红 石和板钛矿结构则是由八面体共顶点且共边组成。
TiO2的结构
纳米TiO2的性质
1.晶型的性质
用。纳米TiO2光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、
汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。


8. 对有机废水的处理
纳米TiO2复合材料对有机废水的处理，效果十分理 想。潭湘萍采用新型载银TiO2的TSA复合催化剂， 对印染和精炼废水生化处理后的出水进行深度处理 ，光照120min后，印染和精炼废水的CODcr去除率 分别为75.3%和83.4%。 方佑龄等人用浸渍法制备了漂浮于水面上的TiO2光 催化剂，研究了其对辛烷的光催化分解。这为解决 海洋石油污染提供了一种切实可行的办法。 余家国等人研究了在太阳光照射下用多孔纳米TiO2 薄膜处理水溶液中的敌敌畏有很好的效果。 纳米TiO2还可有效地用于含CN—的工业废水的光催 化降解。


4 .防雾
TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。如在汽车 后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不 会形成单个水滴 ，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的 雾。当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜这样就不会 形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的全性。

另外，TiO2可降解某些塑料，达到消除白色污染的功能。

TiO2还对其它物质有降解功能，比如冯良荣等人研究发现纳米TiO2
对表面活性剂SDBS的降解有很好的效果。


7.自清洁
纳米TiO2具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而
且纳米TiO2在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。利用这样一个效应 可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层有很好的保洁作


5. 对氟里昂的降解
由于氟里昂有良好的致冷效果而被广泛应用于冰箱、空调中，但它们能消耗空 气中的臭氧，同时自身不易分解，造成了严重的臭氧空洞，危害了人们的健康。 而TiO2对于CFCl3的降解具有良好的光催化活性，用TiO2/WO3体系降解CFCl3，在 100h内保持催化效率高于99.6%。


TiO2存在金红石型、锐钛型、板钛型 等三种主要晶型。


2.光学性质
由于TiO2纳米粒子既能散射又能吸收紫外线，故它具 有很强的紫外线屏蔽性。


3.半导体性能
由于存在着显著的量子尺寸效应，纳米TiO2具有特殊 的光物理和光化学性质。


4.光催化
基于纳米二氧化钛的特殊晶体结构和面结构，纳米二 氧化钛具有优异光催化性能。 借助于太阳光中的3％～4％的紫外光，利用二氧化钛 作载体处理有机污染物，称为光催化降解处理技术。
醇、硫化氢及氨气等TiO2 通过光催化作用可将吸附于其表面的
这些物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低 ，减轻 或消除环境不适感。


2 .抗菌除臭
抗菌是指 TiO2 在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用。TiO2 光催化剂对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有很强的杀菌能 力。当细菌吸附于由纳米二氧化钛涂敷的光催化陶瓷表面时，TiO2 被紫 外光激发后产生的活性超氧离子自由基 和羟基自由基 能穿透细菌的细胞 壁，破坏细胞膜质，进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统 和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌，并抑制细菌分解有机物产生臭 味物质(如H2S、SO2、硫醇等)。 因此，纳米TiO2 能净化空气,具有除臭功能。

TiO2的应用
纳米TiO2作为一种21世纪的新型多功能材料，广泛应用于环境保 护、化妆品、涂料、特殊材料的制备以及医药等方面。下面主要讲述 纳米TiO2在环境保护方面的的应用。


1.气体净化
环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。室内有 害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境 中产生的甲硫