纳米的制备技术及工艺 第三组.pptVIP

1. 纳米粉体的制备方法 2. 纳米TiO2产品物理性质与晶体结构性质 ※3. 纳米TiO2粉体的制备技术与结构表征 4. 纳米TiO2产品的应用 ※5. 纳米TiO2粉体的制备工艺 6. 纳米TiO2副产物综合利用方案 1.1.制备纳米粒子的物理方法 1.2.制备纳米粒子的化学方法 1.3.氧化还原法（常压） 1.4.等离子体加强气相化学反应法 1.5.纳米复合粒子的包覆制备方法 超临界流体技术 2.纳米TiO2产品物理性质与晶体结构性质 2.1纳米TiO2产品物理性质 2.1纳米TiO2产品物理性质 2.1.1光学特性 2.1.1光学特性 纳米TiO2具有优异的光学性能 TiO2和其他的白色颜料的遮盖效率主要是利用光的反射，因为白色颜料可以强烈地使光线反射或曲折。若漆膜中有足够的白色颜料，则入射漆膜表面的光几乎可以完全地反射回来，于是漆膜就呈不透明状，洁白而光泽 2.1.2光催化特性 TiO2的光催化特性主要由以下三个方面决定 ②光催化剂表面状态 ③光催化剂晶型 对于纳米半导体粒子而言，其粒径通常小于空间电荷层的厚度，在离开粒子中心距离处得势垒高度△v可以表述为： △v=1/6×(l/LD)2 LD半导体的Debye长度 2.1.3光电转化特性 纳米半导体粒子构成的多孔比表面积太阳能电池具有优越的光电转换特性 2.1.4电学特性 TiO2是一种n型半导体材料，不仅在光学性质上具有很高的折射率，而且在电学性质上具有高的介电常数和压电性质 2.2纳米TiO2晶体结构性质 TiO2有3种晶体结构：金红石型、板钛型、锐钛型 金红石型TiO2 金红石型属于四方晶体，衍射角位于27.5°，晶体细长，呈棱形晶体，通常是孪晶。每个钛原子都位于八面体中心，并且被6个氧原子环绕 板钛矿 板钛矿在自然界很稀有，属于斜方晶系。它是由氧阴离子密堆积构成主体，然后Ti4+阳离子处于八面体中心位置。 锐钛矿 在TiO2的晶体结构中锐钛矿的八面体畸变最大，但比板钛矿中的八面体对称性高 3.1. 气相制备气纳米TiO2粉体 3.2.液相制备纳米TiO2粉体 3.3.纳米TiO2的结构表征 3.4.纳米TiO2的复合粉体的光催化活性 3.1气相法制备纳米TiO2粉体 3.1.1四氯化钛高温气相水解反应法 3.1.2等离子体化学法 3.1.3醇钛盐热裂解法 3.1.4电阻炉加热四氯化钛氧化法 3.1.5激光感应醇钛盐热解CVD法 3.1.1四氯化钛高温气相水解反应法 原理及工艺流程 工艺流程如下 生产控制参数及具体操作 该方法采用高纯N2为载气和稀释气体，分别将TiCl4和水蒸气带入管式反应器，在氧气环境中于高温下进行反应，以制备超细TiO2粉。 该生产流程的主要工艺参数如下表 该生产方法影响TiO2粒径的主要因素有： 该方法合成的超细TiO2粉呈锐钛矿型结构 生产1Kg超细粉所消耗原料量、原料规格如下表所示 3.1.2等离子体化学法 利用低温等离子体化学法，将无水TiCl4通入氧等离子体气氛中，制备出了粒径小于10nm的非晶型超细TiO2粉体。当温度高于200℃时，非晶TiO2转化为具有锐钛矿结构的晶态，并且当反应物中加入少量无水SnCl4时，能使TiO2产率明显增加 3.1.3醇钛盐热裂解法 该法一般利用钛的烷基盐为原料，在高温下热解而得超细TiO2 利用Ti(OC4H9)4为原料，高温气相热解反应制得了纳米TiO2超细粒子，并且化学纯度很高。 3.1.4电阻炉加热四氯化钛氧化法 M.K.Akhtar等人在利用TiCl4、O2 为原料，制取纳米TiO2的实验中研究了添加剂NaCl、HCl、KCl、CsCl对TiO2粒子的影响。结果发现，温度为1673时，在AlCl3或SiCl4的存在下，CsCl能有效地减小粒子的凝聚，从而控制粒子的增长速度。 进一步研究表明： 3.1.5激光感应醇钛盐热解CVD法 用CW-CO2激光为热解光源，C2H4为光敏剂， Ti(OR)4、O2 为原料，在连续流动反应池中，激光束聚焦后与喷嘴喷出的反应气体垂直交叉，形成高温反应焰，生成粉体经载气真空泵抽运并收集。 O2为喷嘴外环载气，又为助燃剂。 用CW-CO2激光加工成功地合成了粒径约为6-20nm的超细TiO2粒子。当温度低于400℃时， TiO2为无定形；随着温度的升高， TiO2逐渐由 无定形→锐钛型→金红石型。加入适量的V2O5，能大大降低TiO2由锐钛型向金红石型转化的温度。 3.2液相法制备纳米TiO2粉体 3.2.1硫酸钛溶液-凝胶法制备TiO2超细粉 3.2.2钛盐水解法 3.2.3化学沉淀法 3.2.4醇钛盐溶液静电喷涂法 3.