納米二氧化鈦,大多默認為是產品外觀為白色疏松粉末的納米二氧化鈦粒子,但實際上二氧化鈦納米化后,有多種不同的結構,例如二氧化鈦納米線、納米管、納米薄膜等等。它們有一些相同性質,同時又在不同領域各有突出,從而應用在不同的使用場景。下面就詳細介紹4種納米二氧化鈦材料。
納米二氧化鈦粒子默認稱為納米二氧化鈦。納米二氧化鈦主要有兩種結晶形態:銳鈦型(Anatase)和金紅石(Rutile)。
分類:
按照晶型可分為:金紅石型納米鈦白粉和銳鈦型納米鈦白粉。
按照其表面特性可分為:親水性納米鈦白粉和親油性納米鈦白粉。
按照外觀來分:有粉體和液體之分,粉體一般都是白色,液體有白色和半透明狀。
功能
納米TiO2具有很高的化學穩定性、熱穩定性、超親水性、非遷移性,所以被廣泛應用于抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、涂料、油墨、食品包裝材料、造紙工業、航天工業中、鋰電池中。
制備方法
目前,制備納米TiO2的方法很多,基本上可歸納為物理法和化學法。物理法又稱為機械粉碎法,對粉碎設備要求很高;化學法又可分為氣相法(CVD)、液相法和固相法。
生物素聚乙二醇包裹二氧化鈦納米材料TiO2-PEG-Biotin
馬來酰亞胺聚乙二醇包裹二氧化鈦納米材料TiO2-PEG-MAL
制備方法:
薄膜的性能與研究依賴于薄膜的制備,**的薄膜有利于薄膜物理的研究和器件應用的發展。由于納米TiO2的廣泛應用,其制備技術的研究也較為廣泛。常用的有化學氣相沉積法、溶膠—凝膠法、反應濺射法和脈沖激光法等,其中溶膠—凝膠法和濺射法是目前研究得**的納米TiO2薄膜制備方法。
應用:
太陽能電池:TiO2薄膜太陽能電池是一種**、成本低、無污染,而且具有優越的光電效率、介電效應、大的比表面積和量子尺寸效應等優點。
環境保護:納米二氧化鈦材料由于它的親水特性和光催化殺菌特性,現已應用于凈化大氣、凈化水質、抗菌殺菌和防污自潔等許多方面。
表面工程:納米TiO2在表面工程中的應用主要是通過在基體材料表面上涂覆、鍍覆或摻雜納米TiO2,以達到對基體材料起防護、強化、修復和裝飾等作用。
生物醫學:將TiO2薄膜覆蓋在人工材料上,用于制備人工心臟瓣膜、人工膝關節,也可用于整形手術和牙科手術中等。
Cy5-PEG-TiO2 熒光菁染料-聚乙二醇-二氧化鈦納米片
納米線是一種具有橫向為納米級尺寸,而在縱向沒有限制的一維結構,相對于納米二氧化鈦顆粒和二氧化鈦薄膜而言,二氧化鈦納米線具有更大的比表面積和更高的表面能,因而表現出更好的光催化性能。
制備方法:
二氧化鈦納米線制備方法有很多,大體歸納為三類:模板導向法、自組裝法和蝕刻技術。
模板導向法:模板導向法已經比較成熟,主要應用于工業生產。
自組裝法:自組裝法是利用物質特有的晶體結構,或者分子、離子之間的某些作用力較強的化學鍵的相互作用,使得材料在一維方向上生長。自組裝的規律并不好掌握,受到溫度、pH值、溶劑濃度等不同因素的影響。
蝕刻技術:蝕刻技術制備納米線是通過光刻、等離子蝕刻對材料表面進行物理或化學處理,去除部分材料后使其形狀變為納米線的方法,主要代表方法為陽極氧化技術。
四(對-羥基)苯基鋅卟啉(ZnTHPP)擔載于TiO2有機/無機雜化材料
制備方法:目前TiO2納米管的制備方法主要有模板合成法、陽極氧化法和水熱合成法3種。
模板合成法:模板合成法是把TiO2納米結構基元組裝到模板孔洞中而形成納米管的方法,根據模板劑的性質可以分為硬模板法和軟模板法。
陽極氧化法:陽極氧化法是鈦片在氫氟酸(HF)溶液中,經陽極腐蝕而獲得TiO2納米管的方法。這種方法可以制得排列整齊的納米管陣列。
水熱合成法:它是以TiO2納米粒子為鈦源,在高溫下與過量的濃堿溶液進行一系列的化學反應,再經過離子交換、焙燒后,得到TiO2納米管的方法。
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