纳米二氧化钛简介

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1、纳米二氧化钛一、简介纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候 性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外 线的侵害。也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应。纳米级二氧化钛，亦称钛白粉。物理性质为细小微粒，直径在100纳米以下，产品外 观为白色疏松粉末。具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能，可用于化妆品、功能纤维、 塑料、油墨、涂料、油漆、精细陶瓷等领域。纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。金 红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率, 其遮盖

2、力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧 化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。 在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。二、分类1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。2.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。3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。三、功能纳米Ti02具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前 景。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完 全可以与食品接触，所

3、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。1. 、杀菌功能在光线中紫外线的作用下长久杀菌。实验证明，以0.1mg/cm3浓度的锐钛型纳米TiO2 可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，Ti02光催 化杀死癌细胞的效率也提高。对枯草杆菌黑色变种芽抱、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄 球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上；用Ti02光催化氧化深度处理自 来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准；在涂料 中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除

4、臭、自洁的抗菌防污涂料，应用于医院病房、 手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可净化空气、防止感染、除臭除味。能 够有效杀灭等等有害细菌。2、防紫外线功能纳米TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、 极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。纳米二氧化钛的抗紫外线机理：按照波长的不同，紫外线分为短波区190280 nm、中波区280320 nm、长波区320400nm。短波区紫外线能量最高，但在经过离臭氧层时被阻挡，因此，对人体伤害的 一般是中波区和长波区紫外线。纳米二氧化钛的强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外线能力 及其机理与其粒径

5、有关：当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对中波 区和长波区紫外线均有效。防晒机理是简单的遮盖，属一般的物理防晒，防晒能力较弱； 随着粒径的减小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不 明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强。其防晒机理是吸收紫外线，主要吸收中波区 紫外线。由此可见，纳米二氧化钛对不同波长紫外线的防晒机理不一样，对长波区紫外线的阻 隔以散射为主，对中波区紫外线的阻隔以吸收为主。纳米二氧化钛在不同波长区均表现出优异的吸收性能，与其他有机防晒剂相比，纳米 二氧化钛具有无毒、性能稳定、效果好等特点。日本资生堂应用10-100nm的纳米二氧化钛 作

6、为防晒成分添加于口红、面霜中，其防晒因子可大S PF11-19。纳米二氧化钛由于粒径小，活性大，既能反射、散射紫外线，又能吸收紫外线，从而 对紫外线有更强的阻隔能力。与同样剂量的一些有机紫外线防护剂相比，VK-T02纳米二氧 化钛在紫外区的吸收峰更高，更可贵的是它还是广谱屏蔽剂，不象有机紫外线防护剂那样 只单一对UVA或UVB有吸收。它还能透过可见光，加入到化妆品使用时皮肤白度自然，不 象颜料级TiO2，不能透过可见光，造成使用者脸上出现不自然的苍白颜色。利用纳米TiO2的透明性和紫外线吸收能力还可用作食品包装膜、油墨、涂料、纺织 制品和塑料填充剂，可以替代有机紫外线吸收剂，用于涂料中可提高涂

7、料耐老化能力。3、光催化功能研究结果发现，在日光或灯光中紫外线的作用下使Ti02激活并生成具有高催化活性 的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等 有机物及部分无机物。能够起到净化室内空气的功能。4、防雾及自清洁功能TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。如在汽车后视镜 上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴， 而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。当有雨水冲过，在表面 附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜 表面保持原有的光亮，提高

8、行车的安全性。纳米TiO2具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米TiO2在可 见光照射下可以对碳氢化合物作用。利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂 上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物 分解为CO2和02,同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。日本 东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖，这种新产品的表面上有一薄层纳米Ti02，任何粘 污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由于纳米Ti02的催化作用，可以使这 些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。纳米Ti02光催化作用使 得高层

9、建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进 行。5、纳米二氧化钛可作为锂电池、太阳能电池原料纳米二氧化钛(TA18)添加到锂电池里：1纳米二氧化钛具有极好的高倍率性能和循环稳定性，快速充放电性能和较高的容量, 脱嵌锂可逆性好等特点，在锂电池领域具有很好的应用前景。1)能。纳米二氧化钛能有效降低锂电池的容量衰减，增加锂电池稳定性，提高电化学性2)提高电池材料的首次放电比容量。3)降低了 LiCo02在充放电过程中的极化，使材料具有更高的放电电压及更平稳的放 电效果。4）适量的纳米二氧化钛可以疏松状存在，降低了粒子间应力及循环过程中所造成的 结构和体积的微小应变，增加

10、电池的稳定性。2. 在化学能太阳能电池中，纳米二氧化钛晶体具有光电转换率高、能很大提高太阳电 池的能量转换率、成本廉价、工艺简单及性能稳定的特点。其光电效率稳定在10%以上， 制作成本仅为硅太阳电池的1/51/10寿命能达到20年以上。3在镍镉电池中，纳米二氧化钛具有良好的导电性、宽温度工作范围的特点。6、纳米二氧化钛用在纺织上可以替代PVA在纤维纺织成纱的过程中，为了减少经纱断头必须上浆。中国从上世纪五六十年代开 始使用的浆料PVA为高分子化合物，在自然环境中很难降解。因此在欧洲部分国家被列为 “不洁浆料”，已经被明令禁止使用。欧盟对PVA的限制，也将是中国棉纺织品出口绿色 贸易壁垒的关注重

11、点。开发绿色环保浆料，取代难降解的PVA是国内纺织行业一直寻求的“破壁”目标。纳米二氧化钛T25F用在纺织浆料里面，通过与淀粉的完美结合，提高纱线的综合织 造性能，减少PVA的用量，煮浆时间短，降低了浆料成本，提高浆纱效益，也解决了 PVA 浆料不易退浆、环境污染等诸多问题。纳米二氧化钛在纱线里主要是替代PVA，起到贴顺 毛羽填补缺口，润滑的作用。7、纳米二氧化钛在高档汽车漆中的应用将纳米级二氧化钛（T20Q）与铝粉混合颜料或纳米二氧化钛包覆的云母珠光颜料添加于 涂料中，其涂层能产生神秘而富有变幻的随角异色效应，主要是因为当入射光射到纳米二 氧化钛粒子时，由于粒径小，蓝色光会发生较强散射，结果

12、除掉蓝色光的绿色光和红色光 （呈黄相）被铝片反射成为正反射光，即散射光为蓝相强的光，反射光为黄相强的光（金色）, 随观察角度的不同可见不同色相。粒径为几十纳米二氧化钛T20Q微晶还赋予了涂膜金属光 泽效应、珠光效应、闪光效应和增色效应，使得我们看到的汽车表面好像是珍珠片在闪闪 发光，给人以深度感与层次感。这就是变色汽车的奥秘所在，纳米科技作为高新技术正在改变着我们的生活！8、其它功能纳米二氧化钛对某些塑料、氟里昂及表面活性剂SDBS也具有很好的降解效果。还有人发现，Ti02对有害气体也具有吸收功能，如含Ti02的烯烃聚合物纤维涂在含 磷酸钙的陶瓷上可持续长期地吸收不同酸碱性气体。鉴于以上功能，

13、纳米二氧化钛具有非常广阔的前景。对它的研究和利用会给人们的生 活带来巨大改变。四、应用1、化妆品任何二氧化钛都具有一定的吸收紫外线功能，及优异的化学稳定性、热稳定性、无毒 性等性能。超细二氧化钛由于粒径更小（呈透明状）、活性更大，因此吸收紫外线的能力 更强，此外，如消色力、遮盖力、清晰的色调、较低的磨蚀性和良好的易分散性，决定了 二氧化钛是化装品中应用最广的无机原料。二氧化钛在化妆品行业世界年消费量80年代估 计在3500t40001,目前估计在5000t以上10000t以下。根据其在化妆品中的功能不同, 可选用不同品质的二氧化钛。利用钛白的白度和不透明度这两种性能，可使化妆品的颜色范围很宽广

14、，钛白作为一 种白色添加剂时，主要用锐钛型钛白，但考虑到遮盖力和耐晒时，还是应采用金红石型钛 白为好。化妆品用的钛白，纯度要求高，对有害杂质的含量要求甚严。例如：欧共体食品添加 剂法规（它适用于化妆品）规定，化妆品用钛白的酸溶性物0.35%,As5X10_6,Pb 20X10-6,Sb 100X10-6,Cu 100X10-6,Cr 100X10-6,Zn 50X10-6,BaS04 5X10-6， （Sb+ Cu+ Cr+Zn+ BaS04） 200X10-6,Hg 检测不出来。美国食品药物管理局（FDA）的食品、药物和化妆品等条例规定，用作化妆品的二氧 化钛，作为分散助剂的SiO4和/或A

15、i2O3总量，不能超过2%,Pb10X10-6,As1X10- 6,Sb 2X10-6,Hg 1X10-6。另外，在105C下干燥3h后于800C下灼烧减量不大于 0.5%。水溶物含量不能大于0.3%，在105C下干燥后3h后的二氧化钛含量，不少于99.0%, 平均粒径小于1 “ m。纳米二氧化钛，呈透明状，因此在阻挡紫外线、透过可见光以及安全性方面具有一般 化妆品原料所不具备的许多优良特性和功能。纳米二氧化钛既能散射紫外线（波长200nm一400nm），又能吸收紫外线，故其屏蔽紫 外线的能力极强，可作为优良的防晒剂，用于制造防晒系列化妆品。由于纳米二氧化钛呈透明状，可用来制造透明的护肤霜，这

16、种护肤霜膏体细腻，具有 自然肌肤感觉，目前在日本等国非常流行，日本每年作为防晒剂用于化妆品的原料，就需 要纳米Ti02 千吨。2、抗菌剂当前，纳米TiO2以其优异的抗菌性能成为开发研究的热点之一。纳米TiO2广泛应用 于抗菌水处理装置、食品包装、卫生日用品（抗菌地砖、抗菌陶瓷卫生设施等）、化妆品、 纺织品、抗菌性餐具和切菜板、抗菌地毯、新房装修及新家具除有害气体以及建筑用抗菌 砂浆、抗菌涂料和抗菌不锈钢板、铝板等制作的电冰箱、医用敷料及医用设备等耐用的消 费品。大多数抗菌是有机物质，它们广泛用于食品、洗涤剂、纺织品及化妆品中。但它们存 在着耐热性差、易挥发、易分解产生有害物、安全性较差等缺点。为此人们积极开发研究 了一些无机抗菌剂，超微细TiO2就是其中之一。由于抗菌剂