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纳米TiO2环保涂料现状

杨运乾 胡怀生

摘 要: 概述了纳米ＴｉＯ2的制备方法，比较了各种制各方法的优缺点，介绍了纳米ＴｉＯ。因其良好的抗菌杀菌作用、空气净化作用、抗老化作用，广泛应用于涂料领域的研究进展。

关键词: 纳米ＴｉＯ2制备 环保涂料 研究进展

THE SYTHESIS AND ADSORPTION OF POROUS

CARBON MATERIALS

Yang Yongqian Hu Huaisheng

Abstract:With various porous structures, porous carbon materials again a lot of attentions as a kind of newly multi-functional materials. They have excellent properties of high temperature resistance, acid and alkali resistance, conductive, and heat transfer. In addition, with the various porous structures, large surface area, and high pore volume, they can be used widely in refine of gas and liquid, separation, water treatment, and air purification. In this paper, we will review the synthesis and the adsorption property of the porous carbon materials. Key Words: Porous carbon materials; Synthesis; Adsorption

0 引言

近些年，纳米材料因其优异的性能和广泛的用途越来越受到人们的关注。纳米ＴｉＯ2由于具有良好的抗紫外线能力、白度好、透光性好、化学活性高、分散性好等特点，在陶瓷材料、催化剂载体、高级涂料等许多领域中得到广泛应用，但纳米ＴｉＯ2的制备、应用开发仍是材料学领域关注的课题。

１ 纳米Ｔｉ０2的制备方法

1.1水热法

水热法是制备纳米氧化物的重要方法，是在密闭高压反应环境中，以水或水～

有机溶剂混合体系为反应介质，在一定温度及压力下，使前驱物质溶解，进行重结晶。水热法通常是在高压反应釜内进行。在这个密闭体系中，其压力主要依赖于体系的组成和温度。在水热条件下制得的粉体具有分散且结晶良好、晶粒粒径小且分布均匀、不需高温锻烧等特点，能够实现粉体粒径、晶型等特性的可控性，但对设备要求比较高，操作复杂，能耗大，因而成本比较高。董祥等报道了利用

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水热法在钛箔表面制备了三维网状结构的ＴｉＯ2纳米线薄膜，并对样品进行了表征，拓展了ＴｉＯ2纳米薄膜的应用领域；朱琳等嘲报导了以硫酸钛和尿素为原料制备介孔二氧化钛，并对其进行表征。结果表明，在水热合成温度为１８０℃下，水热合成２ｈ制备出的二氧化钛在１８０℃下煅烧２～３ｈ后，得到的样品颗粒表面均匀，形状规则，孔径规整；沈晶晶等报道了以二钛酸钾经离子交换得到的无定形水合二钛酸为原料，与葡萄糖溶液在２２０℃下进行水热反应，再在空气中５２０℃煅烧，制 备出介孔ＴｉＯ2，并对其进行了表征，结果表明其具有微米级棒状或针状形貌，并提高了其热稳定性，实验评价了其光催化性能，发现其活性与商用ＴｉＯ2催化剂Ｐ２５相当，且其较大的粒径更易回收再利用。 1.2溶胶一凝胶法

溶胶一凝胶法是目前研究得最多的制备方法，也是制备纳米ＴｉＯ2最常用的

方法。以钛醇盐或钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得溶胶，再进一步缩聚得凝胶，凝胶经干燥、煅烧得纳米Ｔｉ０２粒子。这种方法制得的粉体纯度高、颗粒细、分散好，但同时存在不稳定、易发生团聚的缺点，并且在后处理过程中需要高温烧结，不能在不耐高温的基底材料上制备。王旭同报道了采用溶胶一凝胶法制备ＴｉＯ2。，并对其进行了表征，结果表明，制得的ＴｉＯ2具有锐钛型晶体结构并具有较高的光催化活性；向芸等同报导了采用溶胶一凝胶与冷冻干燥法制备纳米ＴｉＯ2粉体，并对其进行表征，结果发现得到分散性好、粒径小和光催化性能好的粉体；吴宁等用报道了结合溶胶一凝胶法和静电纺丝工艺，制备了聚醋酸乙烯酯／ＴｉＯ2：杂化纳米纤维，经３００—７００℃的焙烧后得到ＴｉＯ2纳米纤 维，并对其成分、晶型、形貌进行了表征，对其紫外透射率进行了测试。 1.3液相水解法

液相水解法是以ＴｉＣｌ或ＴｉＯＳＯ为原料，配制成一定浓度后，加入碱溶

液进行中和水解，形成的ＴｉＯ水合物经解聚、洗涤、干燥和煅烧处理后得到不同晶型的纳米ＴｉＯ2。产品。这种方法原料范围广，产品的成本较低，不过工艺路线长，自动化程度较低，可控难度较大。张天宇蜘报道了以ＴｉＣｌ和正辛醇为原料，通过 液相水解法制备出粒径较小、分散性较好的纳米ＴｉＯ：第８期郧海丽常永芳：纳米Ｔｉ０２的制备及其在环保涂料方面的研究进展 粉体，并对其特性的影响因素（煅烧温度、煅烧时间、ＴｉＣ１浓度、水解温度）进行探讨；张娜［９］报导了采用ＴｉＣ１水解法生成ＴｉＯ2处理织物，结果表明，处理后的织物的导热系数都有显著提高；刘忠士报道了将微波加热法引入ＴｉＯ2的

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水解反应中，比较了传统加热和微波加热对水解产生Ｔｉ０2粒子的粒度形貌和晶型的影响，实验显示，微波加热制得的ＴｉＯ2粒子分散性更好，粒径更小，金红石晶型含量更高。Ryoo首次用MCM-48为模板合成了介孔碳材料(CMK-1)。由于MCM-48具有两套不相连通的孔道组成，这些孔道将变成碳材料的固体部分，而MCM-48中氧化硅部分则会变成碳材料的孔道。因此CMK-1并不是MCM-48真正的复制品，而是其反转品。在脱除MCM-48的氧化硅过程中，其结晶学对称性下降[4] ，后续的研究表明与所用的碳前驱物有关，其中一个具有对称性[5]。 1.4沉淀法

沉淀法一般以ＴｉＣ１或Ｔｉ（Ｓ０４）等无机钛盐为原料，将碱性物质加入到钛盐溶液中，生成不溶性的Ｔｉ（０Ｈ）沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥、煅烧得到纳米

ＴｉＯ2。该方法制备纳米ＴｉＯ2操作简单、重现性好、粒径可控、性能稳定。张汝冰Ⅱ叮报道了采用均匀沉淀法以偏钛酸为原料制备纳米ＴｉＯ2，所制得的纳米微晶平均粒径为８．５ １３１１１，并能在７００℃保持锐钛矿型晶体结构，并具有较好的催化活性；李牧［?幻介绍了以硫酸法制备ＴｉＯ中间产物为原料，尿素为沉淀剂，用均匀沉淀法及煅烧工艺，制备纳米金红石型ＴｉＯ2粒子，该设备工艺成 本低、操作简单、产品质量好，易于实现工业化；刘平安等㈣报道了采用微波加热均匀沉淀法，以钛液为原 料，尿素为沉淀剂制备锐钛型的纳米ＴｉＯ2。，并对其晶体结构和形貌进行表征，分析微波功率、微波辐射的连续性以及尿素配比对ＴｉＯ2粒子的影响，实验表明，

微波功率越大、连续性越高、尿素配比越大，收率越 高，但ＴｉＯ 粒径变化不明显。

使用SBA一15合成六方的介孔碳(CMK一3)，由于二维孔道的SBA一15孔壁上有微孔，因也可以用作复制稳定结构介孔碳的硬模板。CMK一3是碳前驱物完全充满SBA一15的孔道而形成的具有二维六角排列的碳纳米棒阵列。如果模板是二维孔道的McM一41，由于其直孔道相互没有连通，则在除去模板的过程中，介孔碳的结构会发生坍塌，因此得到的碳材料为无序的碳棒(柱)的堆积。 1.5名故荨Ｌ液法

微乳液法是近几年发展起来较为流行的制备纳米Ｔｉ０２的方法，它是以不溶于水的非极性物质为分散介质，以不同于反应物的水溶液为分散相，以适当的

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