纳米TiO2粉体的表面改性研究文献综述
2020-03-25 08:24:37
文 献 综 述 1、引言 纳米二氧化钛(TiO2)(有板钛型、锐钛型和金红石型3种晶体结构)是近年来发展较快的一种附加值很高的功能精细无机材料,因其具有粒径小,比表面积大,磁性强,光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强,表面活性大,以及良好的耐侯性、耐化学腐蚀性,抗紫外线能力强等特点,被广泛应用于感光材料、光催化剂、化妆品、陶瓷添加剂、橡胶、塑料、高级轿车涂料等领域。
但由于纳米级粒子的表面能高,容易发生团聚,在有机相中难以浸润和分散稳定性差等缺点,无法表现出令人满意的大比面积效应、体积效应及量子尺寸效应等纳米特性,因此为了改善纳米二氧化钛与有机体系的相容性及其在有机体系的分散稳定性,提高添加纳米二氧化钛的复合体系的综合性能,必须对其进行表面改性。
通过改变纳米二氧化钛表面的物化性质,提高其与有机分子的相容性和结合力,拓宽其应用领域。
2、TiO2的表面性质 纳米TiO2晶粒中的Ti 和O 原子都严格位于晶格中。
无论锐钛型还是金红石型,其Ti-O键的距离都很小且不等长。
锐钛型为1.937A和1.946A,金红石型为1.944A和1.988A,Ti-O的不平衡使其极性很强,表面吸附的水因极化而发生解离,易形成经基。
TiO2颗粒的比表面积越大,表面羟基数量越多,极性越强。
二氧化钛表面的强极性,使它对极性溶剂有很好的润湿性能。
纳米TiO2表面的这些物理化学性质,使其呈现出一些独特而优异的性能[1-3],如颜色效应、表面超亲水效应、紫外线屏蔽效应以及光催化性等。
2.1 表面超亲水性 目前的研究认为,在光照条件下,TiO2 表面的超亲水性起因于其表面结构的变化,在紫外光照射下,TiO2价带电子被激发到导带,电子和空穴向TiO2表面迁移,在表面生成电子空穴对,电子与Ti4 反应,空穴则与表面桥氧离子反应,分别形成正三价的钛离子和氧空位。