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纳米二氧化钛在防污自清洁材料的应用

纳米二氧化钛在防污自清洁材料的应用

纳米二氧化钛在防污自清洁材料的应用:1997年,东京大学的Wang和Fujishima等人报道了紫外光诱导下TiO2薄膜超亲水性的现象,即水与TiO2半导体薄膜表面接触,当受紫外光照射后,接触角由几十度迅速变小,蕞后达到几乎0度,这就是TiO2的超亲水特性。停止光照,将TiO2在黑暗中放置一段时间,接触角会逐步增大重新恢复到原始状态,若 再经照射又会变成超亲水状态。 迁移到TiO2表面的光生空穴可以产生“光诱导超亲水”现象,这一特性使得TiO2薄膜的研究因其具有自洁净等多种功能,在实际生产中可制成自清洁玻璃或外墙砖。建筑物玻璃窗、交通工具的挡风玻璃及后视镜、浴室镜子、眼镜镜片、测量仪器的玻璃罩等物品,在其表面涂敷一层纳米TiO2薄膜。即使空气中的水分或蒸气凝结,冷凝水不会形成单个水滴而是构成均匀的水膜,所以表面不会形成光散射的雾,也不会形成影响视线的分散的水滴。表面可维持高度的透明性,可确保广阔的视野和能见度,保证车辆及交通的安全。对于建筑物的外墙砖来说,一旦表面被油污等污染,由于TiO2的超亲水性,污物不易在表面附着,附着的污物在外部风力,水淋冲力,自重等作用下,也会自动从TiO2表面剥离下来,不影响视线,起到自清洁的效果,阳光中的紫外线可以维持TiO2薄膜表面的亲水特性,从而使其表面具有长期的防污自清洁效应。DianaV.Wellia等报道了一种C-N-F-共掺杂TiO2可见光活性涂层的自清洁作用。这种参杂二氧化钛薄膜表现出较强的可见光吸收,并且在可见光照射下,光催化硬脂酸分解的活性是C-掺杂TiO2薄膜的5倍多。总之,纳米TiO2超亲水膜技术在建筑、车辆、工农业和日常生活等各方面具有广阔的发展前景。
 
纳米二氧化钛P25
P25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蕞普遍使用的材料。AEROXIDE TiO2 P25气相法纳米级二氧化钛是采用AEROSIL工艺生产的一种高度分散的纳米级二氧化钛。CAS NO: 13463-67-7
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
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

P25
气相法纳米级二氧化钛作用机理: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。当遇到细菌时,直接攻击细菌的细胞,致使细菌细胞内的有机物降解,以此杀灭细菌,并使之分解。纳米二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力,而且能破坏细菌的细胞膜结构,达到彻底降解细菌,防止内毒素引起的二次污染,纳米二氧化钛属于非溶出型材料,在降解有机污染物和杀灭菌的同时,自身不分解、不溶出,光催化作用持久,并具有持久的杀菌、降解污染物效果。

P25
气相法纳米级二氧化钛应用技巧:在P25中加入有机染料敏化剂或过渡金属元素,可以增大利用光波长范围。 P25附着在活性炭上,其催化性能将大大提高。 P25中加入亲水型气相白炭黑,其催化性能也可得到提高。

P25
气相法纳米级二氧化钛表面的氢氧基团使其具有亲水性,并且该产品没有任何色素特征。基本颗粒的平均粒径大约为21nm,颗粒的大小和4g/cm3的密度使其具有50m2/g的特殊表面。气相法纳米级二氧化钛P25属于混晶型,锐钛矿和金红石的重量比大约为80/20,由于两种结构混杂增大了TiO2晶格内的缺陷密度,增大了载流子的浓度,使电子、空穴数量增加,使其具有更强的捕获在TiO2表面的溶液组份(水、氧气、有机物)的能力。P25纳米级二氧化钛,有优异的紫外线吸收、光催化杀菌、分解有机污染物等性能,可用于纳米涂料,空气净化器、自清洁玻璃、陶瓷等。纳米二氧化钛在抗菌防霉、水处理、排气净化、脱臭、防污、耐候、抗老化、汽车面漆、它在信息、材料、能源、环境、卫生与医疗等领域都有着广泛应用前景。

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