纳米二氧化钛

概括：这道题是花空直同学的课后化学练习题，主要是关于纳米二氧化钛，指导老师为翁老师。纳米二氧化钛是白色疏松粉末，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。

题目：纳米二氧化钛

主要制备方法

　　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.

编辑本段1、气相法制备二氧化钛

（1）物理气相沉积法

　　物理气相沉积法（PVD）是利用电弧、高频或等离子体等高稳热源将原料加热,使之气化或形成等离子体,然后骤冷使之凝聚成纳米粒子.其中以真空蒸发法最为常用.粒子的粒径大小及分布可以通过改变气体压力和加热温度进行控制.该法同时可采用于单一氧化物、复合氧化物、碳化物以及金属粉的制备.

（2）化学气相沉积法

　　化学气相沉积法（CVD）利用挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应生成所需化合物,该法制备的纳米TiO2粒度细,化学活性高,粒子呈球形,单分散性好,可见光透过性好,吸收屏蔽紫外线能力强.该过程易于放大,实现连续化生产,但一次性投资大,同时需要解决粉体的收集和存放问题.　　CVD法又可分为气相氧化法、气相合成法、气相热解法和气相氢火焰法.

编辑本段2、液相法制备纳米二氧化钛

　　液相法是选择可溶于水或有机溶剂的金属盐类,使其溶解,并以离子或分子状态混合均匀,再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸法、结晶、升华、水解等过程,将金属离子均匀沉积或结晶出来,再经脱水或热分解制得粉体.它又可分为胶溶法、溶胶-凝胶法和沉积法.其中沉积法又可分为直接沉积法和均匀沉积法.

（1）以硫酸氧钛为原料

　　加酸使其形成溶胶,经表面活性剂处理,得到浆状胶粒,热处理得到纳米TiO2粒子.

（2）溶胶-凝胶法

　　溶胶-凝胶法（简称S—G法）,是以有机或无机盐为原料,在有机介质中进行水解、缩聚反应,使溶液经溶胶-凝胶化过程得到凝胶,凝胶经加热（或冷冻）干燥、锻烧得到产品.该法得到的粉末均匀,分散性好,纯度高,煅烧温度低,反应易控制,副反应少,工艺操作简单,但原料成本较高.

（3）沉淀法

　　A、直接沉淀法 　　其反应机量为：　　Ti0SO4+2NH3·H2O → Ti0(OH)2↓ + (NH4)2 SO4 　　Ti0(OH)2 → Ti02(s)+H2O 　　该法操作简单易行,产品成本较低,对设备、技术要求不太苛刻,但沉淀洗涤困难,产品中易引入杂质,而且粒子分布较宽.　　B、均匀沉淀法 　　均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来,在该法中,加入沉液剂（如尿素）,不立刻与被沉淀物质发生反应,而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成.该法得到的产品颗粒均匀、致密,便于过滤洗涤,是目前工业化看好的一种方法.

编辑本段固相法合成纳米二氧化钛

　　固相法合成纳米TiO2是利用固态物料热分解或固-固反应进行的.它包括氧化还原法、热解法和反应法.在此介绍常用的偏钛酸热解法制备纳米TiO2.该法制得的纳米 TiO2 粒径分布较宽,工艺简单,操作易行,可批量生成.

参考思路：

子西莱科技专业生产高光催化效率纳米二氧化钛，优于德国P25

举一反三

例1： P25纳米二氧化钛怎么制备稳定的悬浮液[化学练习题]

福建厦门有一家叫东钛的新材料公司可以提供不含分散剂的P25的分散液,而且据说还能保持高度分散效果长达数月至一年.他们好像也可以提供代工.

例2： 【溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛用钛酸四丁酯,乙醇制备纳米二氧化钛.怎么老是制备不出纳米级的?应该注意什么,钛酸四丁酯在倒的时候老是遇到空气中的水分就结成白色,是否影响后来的实验】[化学练习题]

冬天或者春天做试验吧,夏天确实会有这个情况,而且是倒入无水乙醇,另外,如果太酸四丁酯保存时如果有水分进入,已经水解的话就不能用了,实验中,量筒烧杯,玻璃棒等均要烘干再用,切忌有水.先量取一定量的无水乙醇（分析纯）,搅拌状态下,将钛酸四丁酯倒入,搅拌一小时或更长.再将其倒入先配好的稀酸溶液中（自调PH值,一般是0.1）,稀酸也要搅拌均匀,之后放置至少24h,透明溶胶,烘干后,研磨就是纳米级的TiO2了

如果还是不行的话,只能考虑在通风橱之类的地方做了~

例3： 纳米二氧化钛的应用纳米二氧化钛,性质,制备,改性,应用,催化剂,合成纳米二氧化钛,性质,制备,改性,应用,催化剂,合成

从迄今为止的研究状况看,关于纳米技术分为三种概念.第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术.根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构.这种概念的纳米技术未取得重大进展.

第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限.也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术.这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限.现有技术即便发展下去,从理论上讲终将会达到限度.这是因为,如果把电路的线幅变小,将使构成电路的绝缘膜的为得极薄,这样将破坏绝缘效果.此外,还有发热和晃动等问题.为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术.

第三种概念是从生物的角度出发而提出的.本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构.

所谓纳米技术,是指在0.1~100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术.科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术.

纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域.

纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科.从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技,人类正越来越向微观世界深入,人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度.我国著名科学家钱学森也曾指出,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命.

虽然距离应用阶段还有较长的距离要走,但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景,美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视,纷纷制定研究计划,进行相关研究

“纳米”是英文nanometer的译名,是一种度量单位,是十亿分之一米,约相当于45个原子串起来那么长.而纳米技术也就是在纳米尺度（0.1nm到100nm之间）的研究物质的相互作用和运动规律,以及在实际应用中利用这些规律的多学科的科学和技术.其基本含义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质.

纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等.纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技.

从迄今为止的研究状况看,关于纳米技术分为三种概念.

第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术.根据这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构.这种概念的纳米技术未取得重大进展.

第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限.也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术.这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限.现有技术即便发展下去,从理论上讲终将会达到限度.这是因为,如果把电路的线幅变小,将使构成电路的绝缘膜变得极薄,这样将破坏绝缘效果.此外,还有发热和晃动等问题.为了解决这些问题,研究人员正在研究新型的纳米技术.

第三种概念是从生物的角度出发而提出的.本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构.

纳米技术包含的主要方面为： 纳米材料学(nanomaterials)；纳米电子学(nanoelectronics)；纳米动力学(nanodynamics)；纳米生物学(nanobiology)和纳米药物学(nanopharmics).

纳米技术的研究方式（approaches）：从纳米技术研究的尺度范围来看,研究纳米技术的方法可以采取“从小到大”（bottom up）和“从大到小”(top down)两种方式.“top down”的方式是利用机械和蚀刻技术制造纳米尺度结构.而“bottom up”是应用一个原子一个原子或一个分子一个分子创造有机和无机结构.“top down”或“bottom up”可以用来衡量纳米技术发展的水平.

纳米科学技术使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子.其最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品.这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式,实现生产方式的飞跃.因而纳米科技将对人类产生深远的影响,甚至改变人们的思维方式和生活方式.

纳米技术

纳米是长度单位,等于10亿分之1米,即1nm=0.000000001m,大体上等于四个原子的直径.纳米技术就是在纳米的尺度范围内,设法组成新物质,开发新应用的技术.它所涉及的领域介于宏观和微观之间,有着十分诱人的前景.例如纳米碳管是由石墨中的一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状纤维,内部空心,外部直径只有几到几十纳米,相当于头发丝的万分之一,密度只有钢的六分之一,而强度却是钢的100倍,是做成防弹背心等织物的理想材料.也可以作为显象管底板涂层,生产出薄型、节能的壁挂式电视屏.利用纳米技术可以把电子囚禁在一个纳米颗粒或一根极细的短金属丝内,进而制成单电子器件,即用一个电子来控制电路.这样计算机的容量和计算速度可大为提高.用纳米技术做成的所谓量子磁盘,能作高密度的磁记录,每平方厘米的面积上可储存3万部《红楼梦》.

纳米技术、信息技术与生物技术被称为二十一世纪的三大主导技术.纳米技术的发展将对材料科学、生命科学、医学产生极大的影响.在物质世界的微观和宏观两个领域内,人类取得了巨大的进步,而介于它们之间1—100纳米的世界里,科学家们发现了一些物理、化学上的奇异现象,比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率、磁化率等完全不同于我们现有的常识,由这些全新的发现可能导致的全新理论的问世将给人类常来重大的影响,会成为一场持续的革命.

纳米技术是中华民族科学技术发展过程中遇到的一次绝好的机会.目前西方各国如美国、日本、欧盟都纷纷提出自己的纳米技术发展战略和计划,中国的企业界和科学家密切合作,推动纳米科学不断发展.

本公司全体同仁愿和全国同行一起生产出更多更好的纳米粉体材料和纳米复合材料.

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SOMO公司将高端纳米技术引入常规日化产品,使普通家庭也能轻松享受科技带来的方便.SOMO出品之日化品,从研发、生产到销售,均精选原料,运用高新技术全力打造对环境无污染,对人体无危害的全绿色环保产品.

由于纳米之特性,SOMO所推日化品均为液态,既能大大提高产品利用率,同时也方便顾客使用.

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例4： 【纳米材料二氧化钛制备的文献】[英语练习题]

A Novel Method for Synthesis of Titania Nanotube Powders using

Rapid Breakdown Anodization

相关思考练习题：

题1：纳米二氧化钛和二氧化钛有什么区别吗?

点拨：其实纳米二氧化钛和普通的二氧化钛都是可以吸收紫外线的，对于金红石型而言。 做化妆品主要是考虑一个重金属含量的问题。 吸收紫外线并不是纳米级的特性，只是说纳米级的更好，有更多的优越性能。 譬如说纳米级的在水分散体系中是透明的，如果你...

题2：纳米二氧化钛能否除甲醛？

点拨：纳米二氧化钛能够除去甲醛。纳米二氧化钛通常被称为光触媒，在有光的条件下可以清除甲醛。 1、光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料（二氧化钛比较常用），它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降...

题3：纳米二氧化钛对人体有危害吗？

点拨：二氧化钛几乎无毒性，但你所说的纳米二氧化钛作为纳米材料，如果是粉末状，容易吸入体内而不易排出，所以长期接触还是有害的。

题4：紫外线灯多大W数的能对纳米二氧化钛起到作用

点拨：1、你的问题不清晰，如果是说紫外线激发二氧化钛产生光催化作用的话，见下； 2、按照激发二氧化钛的能量计算，只要波长小于380nm，不管功率多大，均可激发二氧化钛产生催化作用； 3、产生光催化的能力不是单纯的看紫外灯的功率，而是看二氧化钛...

题5：纳米二氧化钛光催化剂的常见制备方法有哪些？各有...

点拨：作用机理 ZXL-001纳米二氧化钛光催化反应机理：纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程： 1、 TiO2 + hv→ eˉ+ h+ 2、 h+ + H2O→OH + H+ 3、 eˉ+ O2→OOˉ 4、 OOˉ+H+ →OOH 5、 2OOH → O2 + H2O2 6、 OOˉ+ eˉ+ 2H+ →H2O2 7、 H2O2 ...