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纳米二氧化钛在传感器中应用

日期:2024-03-29 21:26
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摘要:
纳米二氧化钛在传感器中应用

二氧化钛,俗称钛白,粘附力强,不易起化学变化,并且无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。纳米TiO2在结构、光电和化学性质等方而有许多优异性能,能够把光能转化为电能和化学能,使在通常情况下难于实现或不能实现的反应(水的分解)能够在温和的条件下(不需要高温高压)顺利的进行。纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能,在能源、环保、建材、医疗卫生等领域有重要应用前景,是一种重要的功能材料。随着纳米二氧化钛技术的发展,其应用领域更加广泛,这里简要介绍其主要用途。
 
纳米二氧化钛在传感器中应用---气敏传感器
半导体型的氧化钛系陶瓷实际用于空气-燃料(A/F)比控制的传感器。这些氧传感器的原理是基于汽车排出气体的氧分压随空气-燃料比发生急剧的变化,同时陶瓷的电阻又随氧分压变化。在室温下,氧化钛的电阻很大,随着温度的升高,某些氧离子脱离固体进入环境中, 留下氧空位或钛间隙,晶格缺陷作为施主为导带提供电子。随着氧空位的增加,导带中的电子浓度提高,材料的电阻下降。多空圆片氧化钛传感器原件直径4~5mm厚1mm,并埋入铂引线或制成薄膜。
纳米二氧化钛在传感器中应用---湿敏传感器
MgCr2O4-TiO2多孔陶瓷的导电性由于吸附水而增高,其导电机制是离子导电。金属氧化物陶瓷表面不饱和键的存在,很容易附水(物理吸附)。但是,MgCr2O4-TiO2高温烧结湿敏陶瓷不同于其他金属氧化物,其表面形成的水分子很容易在压力降低或温度稍高于室温时脱附,湿度响应快。对温度、时间、湿度和电负荷的稳定性高。在实际中,已经用于微波炉的自动控制,根据处于微波炉蒸汽排气口处的湿敏传感器的相对湿度反馈信息,调节烹调参数。MgCr2O4-TiO2陶瓷还可以制成对气体、湿度、温度具有敏感特性的多功能传感器。还可以用TiO2为粉料制成涂覆型湿敏元件。

气相法纳米级二氧化钛特性:对入射可见光基本无散射作用,具有很强的屏蔽紫外线能力和优异的透明性,作为一种新型材料已广泛应用于化妆品、涂料、油漆等产品中;用于塑料、橡胶和功能纤维产品,它能提高产品的抗老化能力、抗粉化能力、耐候性和产品的强度,同时保持产品的颜色光泽,延长产品的使用期;用于油墨、涂料、纺织,能很好的提高其粘附力、抗老化、耐擦洗性能;用于造纸工业中,能提高易打印性和不渗透性;由于粒径小,活性大,既能反射、散射紫外线,又能吸收紫外线,从而对紫外线有更强的阻隔能力,广泛应用与防晒化妆品;光稳定性好、无毒无害,光电转化率高,是光电太阳能转换电*普遍使用的材料。
气相法纳米级二氧化钛AEROXIDE TiO2 P25制造方法:气相法纳米级二氧化钛P25是通过四氯化钛氢火焰燃烧得到,反应方式如下:
TiCl4+2H2+O2 =TiO2+4HCl
气相法纳米级二氧化钛AEROXIDE TiO2 P25物理化学数据:
AEROXIDE TiO2 P25性质
单位
典型值
比表面积(BET法)
m2/g
50±15
平均粒径
nm
21
压实密度*(近似值)据DIN EN ISO 787/11,Aug.1983
g/l
130
含水量*105℃下2小时
Wt.%
1.5
灼烧损失将105℃下干燥2小时后的物料,在1000℃下灼烧2小时
Wt.%
2.0
pH值在4%分散体中
 
3.4-4.5
TiO2含量基于灼烧后的物料
Wt.%
99.5
Al2O3含量基于灼烧后的物料
Wt.%
0.300
SiO2含量基于灼烧后的物料
Wt.%
0.200
Fe2O3含量基于灼烧后的物料
Wt.%
0.010
HCL含量基于灼烧后的物料
0.300
Mocker,45μm的筛余物据DIN ISO 787/XⅧ,Apr.1984
Wt.%
0.05

气相法纳米级二氧化钛P25作用机理:气相法纳米级二氧化钛P25具有大的比表面积,表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加,小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。由于TiO2电子结构所具有的特点,使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基,攻击有机物,达到降解有机污染物的作用。当遇到**时,直接攻击**的细胞,致使**细胞内的有机物降解,以此杀灭**,并使之分解。纳米二氧化钛不仅能影响**繁殖力,而且能破坏**的细胞膜结构,达到彻底降解**,防止内**引起的二次污染,纳米二氧化钛属于非溶出型材料,在降解有机污染物和杀**的同时,自身不分解、不溶出,光催化作用持久,并具有持久的**、降解污染物效果。
 


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