纳米二氧化钛,大多默认为是产品外观为白色疏松粉末的纳米二氧化钛粒子,但实际上二氧化钛纳米化后,有多种不同的结构,例如二氧化钛纳米线、纳米管、纳米薄膜等等。它们有一些相同性质,同时又在不同领域各有突出,从而应用在不同的使用场景。下面就详细介绍4种纳米二氧化钛材料。
纳米二氧化钛粒子默认称为纳米二氧化钛。纳米二氧化钛主要有两种结晶形态:锐钛型(Anatase)和金红石(Rutile)。
分类:
按照晶型可分为:金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉。
按照其表面特性可分为:亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉。
按照外观来分:有粉体和液体之分,粉体一般都是白色,液体有白色和半透明状。
功能
纳米TiO2具有很高的化学稳定性、热稳定性、超亲水性、非迁移性,所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。
制备方法
目前,制备纳米TiO2的方法很多,基本上可归纳为物理法和化学法。物理法又称为机械粉碎法,对粉碎设备要求很高;化学法又可分为气相法(CVD)、液相法和固相法。
生物素聚乙二醇包裹二氧化钛纳米材料TiO2-PEG-Biotin
马来酰亚胺聚乙二醇包裹二氧化钛纳米材料TiO2-PEG-MAL
制备方法:
薄膜的性能与研究依赖于薄膜的制备,**的薄膜有利于薄膜物理的研究和器件应用的发展。由于纳米TiO2的广泛应用,其制备技术的研究也较为广泛。常用的有化学气相沉积法、溶胶—凝胶法、反应溅射法和脉冲激光法等,其中溶胶—凝胶法和溅射法是目前研究得**的纳米TiO2薄膜制备方法。
应用:
太阳能电池:TiO2薄膜太阳能电池是一种**、成本低、无污染,而且具有优越的光电效率、介电效应、大的比表面积和量子尺寸效应等优点。
环境保护:纳米二氧化钛材料由于它的亲水特性和光催化杀菌特性,现已应用于净化大气、净化水质、抗菌杀菌和防污自洁等许多方面。
表面工程:纳米TiO2在表面工程中的应用主要是通过在基体材料表面上涂覆、镀覆或掺杂纳米TiO2,以达到对基体材料起防护、强化、修复和装饰等作用。
生物医学:将TiO2薄膜覆盖在人工材料上,用于制备人工心脏瓣膜、人工膝关节,也可用于整形手术和牙科手术中等。
Cy5-PEG-TiO2 荧光菁染料-聚乙二醇-二氧化钛纳米片
纳米线是一种具有横向为纳米级尺寸,而在纵向没有限制的一维结构,相对于纳米二氧化钛颗粒和二氧化钛薄膜而言,二氧化钛纳米线具有更大的比表面积和更高的表面能,因而表现出更好的光催化性能。
制备方法:
二氧化钛纳米线制备方法有很多,大体归纳为三类:模板导向法、自组装法和蚀刻技术。
模板导向法:模板导向法已经比较成熟,主要应用于工业生产。
自组装法:自组装法是利用物质特有的晶体结构,或者分子、离子之间的某些作用力较强的化学键的相互作用,使得材料在一维方向上生长。自组装的规律并不好掌握,受到温度、pH值、溶剂浓度等不同因素的影响。
蚀刻技术:蚀刻技术制备纳米线是通过光刻、等离子蚀刻对材料表面进行物理或化学处理,去除部分材料后使其形状变为纳米线的方法,主要代表方法为阳极氧化技术。
四(对-羟基)苯基锌卟啉(ZnTHPP)担载于TiO2有机/无机杂化材料
制备方法:目前TiO2纳米管的制备方法主要有模板合成法、阳极氧化法和水热合成法3种。
模板合成法:模板合成法是把TiO2纳米结构基元组装到模板孔洞中而形成纳米管的方法,根据模板剂的性质可以分为硬模板法和软模板法。
阳极氧化法:阳极氧化法是钛片在氢氟酸(HF)溶液中,经阳极腐蚀而获得TiO2纳米管的方法。这种方法可以制得排列整齐的纳米管阵列。
水热合成法:它是以TiO2纳米粒子为钛源,在高温下与过量的浓碱溶液进行一系列的化学反应,再经过离子交换、焙烧后,得到TiO2纳米管的方法。
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