納米二氧化鈦,大多默認(rèn)為是產(chǎn)品外觀為白色疏松粉末的納米二氧化鈦粒子,但實(shí)際上二氧化鈦納米化后,有多種不同的結(jié)構(gòu),例如二氧化鈦納米線(xiàn)、納米管、納米薄膜等等。它們有一些相同性質(zhì),同時(shí)又在不同領(lǐng)域各有突出,從而應(yīng)用在不同的使用場(chǎng)景。下面就詳細(xì)介紹4種納米二氧化鈦材料。
納米二氧化鈦粒子默認(rèn)稱(chēng)為納米二氧化鈦。納米二氧化鈦主要有兩種結(jié)晶形態(tài):銳鈦型(Anatase)和金紅石(Rutile)。
分類(lèi):
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(lái)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(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、超親水性、非遷移性,所以被廣泛應(yīng)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(yè)、航天工業(yè)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(xué)法。物理法又稱(chēng)為機(jī)械粉碎法,對(duì)粉碎設(shè)備要求很高;化學(xué)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(lái)酰亞胺聚乙二醇包裹二氧化鈦納米材料TiO2-PEG-MAL
脂質(zhì)體包裹二氧化鈦量子點(diǎn)liposome-TiO2
制備方法:
薄膜的性能與研究依賴(lài)于薄膜的制備,**的薄膜有利于薄膜物理的研究和器件應(yīng)用的發(fā)展。由于納米TiO2的廣泛應(yīng)用,其制備技術(shù)的研究也較為廣泛。常用的有化學(xué)氣相沉積法、溶膠—凝膠法、反應(yīng)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(yīng)用:
太陽(yáng)能電池:TiO2薄膜太陽(yáng)能電池是一種**、成本低、無(wú)污染,而且具有優(yōu)越的光電效率、介電效應(yīng)、大的比表面積和量子尺寸效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
環(huán)境保護(hù):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(xiàn)已應(yīng)用于凈化大氣、凈化水質(zhì)、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(yīng)用主要是通過(guò)在基體材料表面上涂覆、鍍覆或摻雜納米TiO2,以達(dá)到對(duì)基體材料起防護(hù)、強(qiáng)化、修復(fù)和裝飾等作用。
生物醫(yī)學(xué):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(guān)節(jié),也可用于整形手術(shù)和牙科手術(shù)中等。
Cy5-PEG-TiO2 熒光菁染料-聚乙二醇-二氧化鈦納米片
超順磁性碳化鉭(Ta4C3-IONP-SPs)納米復(fù)合材料
制備方法:
二氧化鈦納米線(xiàn)制備方法有很多,大體歸納為三類(lèi):模板導(dǎo)向法、自組裝法和蝕刻技術(shù)。
模板導(dǎo)向法:模板導(dǎo)向法已經(jīng)比較成熟,主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
自組裝法:自組裝法是利用物質(zhì)特有的晶體結(jié)構(gòu),或者分子、離子之間的某些作用力較強(qiáng)的化學(xué)鍵的相互作用,使得材料在一維方向上生長(zhǎng)。自組裝的規(guī)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(shù):蝕刻技術(shù)制備納米線(xiàn)是通過(guò)光刻、等離子蝕刻對(duì)材料表面進(jìn)行物理或化學(xué)處理,去除部分材料后使其形狀變?yōu)榧{米線(xiàn)的方法,主要代表方法為陽(yáng)極氧化技術(shù)。
核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4/SiO2/TiO2-Ag復(fù)合材料
四(對(duì)-羥基)苯基鋅卟啉(ZnTHPP)擔(dān)載于TiO2有機(jī)/無(wú)機(jī)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(yáng)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(jié)構(gòu)基元組裝到模板孔洞中而形成納米管的方法,根據(jù)模板劑的性質(zhì)可以分為硬模板法和軟模板法。
陽(yáng)極氧化法:陽(yáng)極氧化法是鈦片在氫氟酸(HF)溶液中,經(jīng)陽(yáng)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(guò)量的濃堿溶液進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng),再經(jīng)過(guò)離子交換、焙燒后,得到TiO2納米管的方法。
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