![納米二氧化鈦[XZ-TI01]](/img/4/431/nBnauM3X0MDO5UTNxYDMzUzM2MTM3AjN4IDMwADMwAjMxAzL2AzLyIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg "納米二氧化鈦[XZ-TI01]")
簡介
納米二氧化鈦納米二氧化鈦主要有兩種結晶形態：銳鈦型（Anatase）和金紅石型（Rutile）。金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩定而緻密，有較高的硬度、密度、介電常數及折射率，其遮蓋力和著色力也較高。而銳鈦型二氧化鈦在可見光短波部分的反射率比金紅石型二氧化鈦高，帶藍色色調，並且對紫外線的吸收能力比金紅石型低，光催化活性比金紅石型高。在一定條件下，銳鈦型二氧化鈦可轉化為金紅石型二氧化鈦。
分類
一、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。二、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。
三、按照外觀來分：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。
主要技術指標
以下指標並非指的是某一公司產品指標，而是市場上常見的，故有些數據並不能套在某一產品上。| 技術數據 | 金紅石型納米級鈦白粉 | 銳鈦型納米級鈦白粉 |
| 性狀 | 白色粉末 | 白色粉末 |
| 晶型 | 金紅石型 | 銳鈦型 |
| 金紅石含量% | 99 | -- |
| 粒徑(nm) | 20-50 | 15-50 |
| 乾燥減量% | 1 | 1 |
| 灼燒減量% | 10-25 | 10 |
| 表面特性 | 親水性或親油性 | 親水性或親油性 |
| PH | 6.5-8.5 | 6.5-8.5 |
| 比表面積（m2/g) | 80-200 | 80-200 |
| 重金屬（以Pb計）% | 0.0015 | 0.0015 |
| 砷（As) W% | 0.0008 | 0.0008 |
| 鉛（Pb) W% | 0.0005 | 0.0005 |
| 汞（Hg) W% | 0.0001 | 0.0001 |
功能及用途
功能
納米TiO2具有十分寶貴的光學性質，在汽車工業及諸多領域都顯示出美好的發展前景。納米TiO2還具有很高的化學穩定性、熱穩定性、無毒性、超親水性、非遷移性，且完全可以與食品接觸，所以被廣泛套用於抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、塗料、油墨、食品包裝材料、造紙工業、航天工業中、鋰電池中。
納米二氧化鈦套用在光線中紫外線的作用下長久殺菌。實驗證明，以0.1mg/cm3濃度的銳鈦型納米TiO2可徹底地殺死惡性海拉細胞，而且隨著超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化殺死癌細胞的效率也提高。對枯草桿菌黑色變種芽孢、綠膿桿菌、大腸桿菌、金色葡萄球菌、沙門氏菌、牙枝菌和麴黴的殺滅率均達到98%以上；用TiO2光催化氧化深度處理自來水，可大大減少水中的細菌數，飲用後無致突變作用，達到安全飲用水的標準；在塗料中添加納米TiO2可以製造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污塗料，套用於醫院病房、手術室及家庭衛生間等細菌密集、易繁殖的場所，可淨化空氣、防止感染、除臭除味。能夠有效殺滅等等有害細菌。
2、防紫外線功能
納米TiO2既能吸收紫外線，又能反射、散射紫外線，還能透過可見光，是性能優越、極有發展前途的物理禁止型的紫外線防護劑。
納米二氧化鈦的抗紫外線機理：
按照波長的不同，紫外線分為短波區190～280 nm、中波區280～320 nm、長波區320～400nm。短波區紫外線能量最高，但在經過離臭氧層時被阻擋，因此，對人體傷害的一般是中波區和長波區紫外線。
納米二氧化鈦的強抗紫外線能力是由於其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關：當粒徑較大時，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對中波區和長波區紫外線均有效。防曬機理是簡單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光線能透過納米二氧化鈦的粒子面，對長波區紫外線的反射、散射性不明顯，而對中波區紫外線的吸收性明顯增強。其防曬機理是吸收紫外線，主要吸收中波區紫外線。
由此可見，納米二氧化鈦對不同波長紫外線的防曬機理不一樣，對長波區紫外線的阻隔以散射為主，對中波區紫外線的阻隔以吸收為主。
納米二氧化鈦在不同波長區均表現出優異的吸收性能，與其他有機防曬劑相比，納米二氧化鈦具有無毒、性能穩定、效果好等特點。日本資生堂套用10-100nm的納米二氧化鈦作為防曬成分添加於口紅、面霜中，其防曬因子可大SPF11-19。
納米二氧化鈦由於粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從而對紫外線有更強的阻隔能力。與同樣劑量的一些有機紫外線防護劑相比，VK-T02 納米二氧化鈦在紫外區的吸收峰更高，更可貴的是它還是廣譜禁止劑，不象有機紫外線防護劑那樣只單一對UVA或UVB有吸收。它還能透過可見光，加入到化妝品使用時皮膚白度自然，不象顏料級TiO2，不能透過可見光，造成使用者臉上出現不自然的蒼白顏色。
利用納米TiO2的透明性和紫外線吸收能力還可用作食品包裝膜、油墨、塗料、紡織製品和塑膠填充劑，可以替代有機紫外線吸收劑，用於塗料中可提高塗料耐老化能力。
3、光催化功能
研究結果發現，在日光或燈光中紫外線的作用下使Ti02激活並生成具有高催化活性的游離基，能產生很強的光氧化及還原能力，可催化、光解附著於物體表面的各種甲醛等有機物及部分無機物。能夠起到淨化室內空氣的功能。
4、 防霧及自清潔功能
TiO2薄膜在光照下具有超親水性和超永久性，因此其具有防霧功能。如在汽車後視鏡上塗覆一層氧化鈦薄膜，即使空氣中的水分或者水蒸氣凝結，冷凝水也不會形成單個水滴，而是形成水膜均勻地鋪展在表面，所以表面不會發生光散射的霧。當有雨水衝過，在表面附著的雨水也會迅速擴散成為均勻的水膜，這樣就不會形成分散視線的水滴，使得後視鏡表面保持原有的光亮，提高行車的安全性。
納米TiO2具有很強的“超親水性”，在它的表面不易形成水珠，而且納米TiO2在可見光照射下可以對碳氫化合物作用。利用這樣一個效應可以在玻璃、陶瓷和瓷磚的表面塗上一層納米TiO2薄層，利用氧化鈦的光催化反應就可以把吸附在氧化鈦表面的有機污染物分解為CO2和O2，同剩餘的無機物一起可被雨水沖刷乾淨，從而實現自清潔功能。日本東京已有人在實驗室研製成功自潔瓷磚，這種新產品的表面上有一薄層納米TiO2，任何粘污在表面上的物質，包括油污、細菌在光的照射下，由於納米TiO2的催化作用，可以使這些碳氫化合物物質進一步氧化變成氣體或者很容易被擦掉的物質。納米TiO2光催化作用使得高層建築的玻璃、廚房容易粘污的瓷磚、汽車後視鏡及前窗玻璃的保潔都可很容易地進行。
5、納米二氧化鈦可作為鋰電池、太陽能電池原料
納米二氧化鈦(TA18）添加到鋰電池裡：
1、納米二氧化鈦具有極好的高倍率性能和循環穩定性，快速充放電性能和較高的容量，脫嵌鋰可逆性好等特點，在鋰電池領域具有很好的套用前景。
1）納米二氧化鈦能有效降低鋰電池的容量衰減，增加鋰電池穩定性，提高電化學性能。
2）提高電池材料的首次放電比容量。
3）降低了LiCoO2在充放電過程中的極化，使材料具有更高的放電電壓及更平穩的放電效果。
4）適量的納米二氧化鈦可以疏鬆狀存在，降低了粒子間應力及循環過程中所造成的結構和體積的微小應變，增加電池的穩定性。
2、在化學能太陽能電池中，納米二氧化鈦晶體具有光電轉換率高、能很大提高太陽電池的能量轉換率、成本廉價、工藝簡單及性能穩定的特點。其光電效率穩定在10%以上，製作成本僅為矽太陽電池的1/5～1/10。壽命能達到20年以上。
3、在鎳鎘電池中，納米二氧化鈦具有良好的導電性、寬溫度工作範圍的特點。
6 、納米二氧化鈦用在紡織上可以替代PVA
在纖維紡織成紗的過程中，為了減少經紗斷頭必須上漿。中國從上世紀五六十年代開始使用的漿料PVA為高分子化合物，在自然環境中很難降解。因此在歐洲部分國家被列為“不潔漿料”，已經被明令禁止使用。歐盟對PVA的限制，也將是中國棉紡織品出口綠色貿易壁壘的關注重點。開發綠色環保漿料，取代難降解的PVA是國內紡織行業一直尋求的“破壁”目標。
納米二氧化鈦T25F用在紡織漿料裡面，通過與澱粉的完美結合，提高紗線的綜合織造性能，減少PVA的用量，煮漿時間短，降低了漿料成本，提高漿紗效益，也解決了PVA漿料不易退漿、環境污染等諸多問題。納米二氧化鈦在紗線里主要是替代PVA，起到貼順毛羽，填補缺口，潤滑的作用。
7、 納米二氧化鈦在高檔汽車漆中的套用
將納米級二氧化鈦(T20Q)與鋁粉混合顏料或納米二氧化鈦包覆的雲母珠光顏料添加於塗料中，其塗層能產生神秘而富有變幻的隨角異色效應，主要是因為當入射光射到納米二氧化鈦粒子時，由於粒徑小，藍色光會發生較強散射，結果除掉藍色光的綠色光和紅色光(呈黃相)被鋁片反射成為正反射光，即散射光為藍相強的光，反射光為黃相強的光(金色)，隨觀察角度的不同可見不同色相。粒徑為幾十納米二氧化鈦T20Q微晶還賦予了塗膜金屬光澤效應、珠光效應、閃光效應和增色效應，使得我們看到的汽車表面好像是珍珠片在閃閃發光，給人以深度感與層次感。
這就是變色汽車的奧秘所在，納米科技作為高新技術正在改變著我們的生活！
8、其它功能
納米二氧化鈦對某些塑膠、氟里昂及表面活性劑SDBS也具有很好的降解效果。
還有人發現，TiO2對有害氣體也具有吸收功能，如含TiO2的烯烴聚合物纖維塗在含磷酸鈣的陶瓷上可持續長期地吸收不同酸鹼性氣體。
鑒於以上功能，納米二氧化鈦具有非常廣闊的前景。對它的研究和利用會給人們的生活帶來巨大改變。
套用
納米二氧化鈦利用鈦白的白度和不透明度這兩種性能，可使化妝品的顏色範圍很寬廣，鈦白作為一種白色添加劑時，主要用銳鈦型鈦白，但考慮到遮蓋力和耐曬時，還是應採用金紅石型鈦白為好。
化妝品用的鈦白，純度要求高，對有害雜質的含量要求甚嚴。例如：歐共體食品添加劑法規（它適用於化妝品） 規定，化妝品用鈦白的酸溶性物< 0.35%,As<5×10-6,Pb< 20×10-6,Sb< 100×10-6,Cu< 100×10-6,Cr< 100×10-6,Zn< 50×10-6,BaSO4< 5×10-6，（Sb+ Cu+ Cr+Zn+ BaSO4）< 200×10-6,Hg檢測不出來。
美國食品藥物管理局（FDA）的食品、藥物和化妝品等條例規定，用作化妝品的二氧化鈦，作為分散助劑的SiO4和/或Ai2O3總量，不能超過2%，Pb<10×10-6,As<1×10-6,Sb< 2×10-6,Hg< 1×10-6。另外，在105℃下乾燥3h後於800℃下灼燒減量不大於 0.5%。水溶物含量不能大於0.3%，在105℃下乾燥後3h後的二氧化鈦含量，不少於99.0%，平均粒徑小於1μm。
納米二氧化鈦，呈透明狀，因此在阻擋紫外線、透過可見光以及安全性方面具有一般化妝品原料所不具備的許多優良特性和功能。
納米二氧化鈦既能散射紫外線（波長200nm—400nm），又能吸收紫外線，故其禁止紫外線的能力極強，可作為優良的防曬劑，用於製造防曬系列化妝品。
由於納米二氧化鈦呈透明狀，可用來製造透明的護膚霜，這種護膚霜膏體細膩，具有自然肌膚感覺，目前在日本等國非常流行，日本每年作為防曬劑用於化妝品的原料，就需要納米TiO2一千噸。
抗菌劑當前，納米TiO2以其優異的抗菌性能成為開發研究的熱點之一。納米TiO2廣泛套用於抗菌水處理裝置、食品包裝、衛生日用品（抗菌地磚、抗菌陶瓷衛生設施等）、化妝品、紡織品、抗菌性餐具和切菜板、抗菌地毯、新房裝修及新家具除有害氣體以及建築用抗菌砂漿、抗菌塗料和抗菌不鏽鋼板、鋁板等製作的電冰櫃、醫用敷料及醫用設備等耐用的消費品。
大多數抗菌是有機物質，它們廣泛用於食品、洗滌劑、紡織品及化妝品中。但它們存在著耐熱性差、易揮發、易分解產生有害物、安全性較差等缺點。為此人們積極開發研究了一些無機抗菌劑，超微細TiO2就是其中之一。由於抗菌劑在產品中需達到一定的用量，故選擇抗菌劑必須遵循下列原則：
（1）對人體是安全無毒的，對皮膚沒有刺激性；
（2）抗菌能力強，抗菌範圍廣；
（3）無臭味、怪味，外觀顏色要淺，氣味要小；
（4）熱穩定性要好，高溫下不變色、不分解、不揮發、不變質等；
（5）價格便宜，來源容易等。
超微細TiO2為無機成分，無毒、無味、無刺激性，熱穩定性與耐熱性好，不燃燒，且自身為白色，完全符合上述原則。
前景
納米二氧化鈦隨著納米材料研究的深入，納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構的材料體系越來越受到人們的關注，這意味著納米材料的研究已可以按照人們的意願設計、組裝、創造新的體系，更有目的地使該體系具有人們所希望的特性，技術上的飛躍，為納米材料的套用進一步打開市場的大門，在廣泛的領域形成了一大批高技術產品。如信息與通訊方面的磁性存儲器、光學存儲器、液晶顯示、光學方面的功能性薄膜；電子方面的原件開發，能源方面的太陽能電源，熱敏絕緣體，測量與控制技術方面的感測器；陶瓷方面的結構陶瓷，功能陶瓷以及其他方面的抗老化橡膠、功能油漆、光催化降解劑、保潔抗菌材料、超高磁能衡土水磁體等。在納米材料的市場增長中，o維-3維結構技術，超精度加工技術，超薄膜生產技術，橫向結構技術所製造的產品最具市場增長潛力。
有關研究還表明，在今後10年中，納米材料的市場套用開發的速度還會加快，因為工業國家納米材料領域的專利自1993年以來一直以每年20%以上的速度遞增。資料表明，西方工業國家在納米材料及相關領域的科研經費投入每年達75億美元左右。國際上在此領域競爭日趨激烈。
主要製備方法
目前，製備納米TiO2的方法很多，基本上可歸納為物理法和化學法。物理法又稱為機械粉碎法，對粉碎設備要求很高；化學法又可分為氣相法（CVD）、液相法和固相法。氣相法製備二氧化鈦
納米二氧化鈦CVD法又可分為氣相氧化法、氣相合成法、氣相熱解法和氣相氫火焰法。
液相法製備納米二氧化鈦
液相法是選擇可溶於水或有機溶劑的金屬鹽類，使其溶解，並以離子或分子狀態混合均勻，再選擇一種合適的沉澱劑或採用蒸法、結晶、升華、水解等過程，將金屬離子均勻沉積或結晶出來，再經脫水或熱分解製得粉體。它又可分為膠溶法、溶膠-凝膠法和沉積法。其中沉積法又可分為直接沉積法和均勻沉積法。以硫酸氧鈦為原料 加酸使其形成溶膠，經表面活性劑處理，得到漿狀膠粒，熱處理得到納米TiO2粒子。溶膠-凝膠法 溶膠-凝膠法（簡稱S—G法），是以有機或無機鹽為原料，在有機介質中進行水解、縮聚反應，使溶液經溶膠-凝膠化過程得到凝膠，凝膠經加熱（或冷凍）乾燥、鍛燒得到產品。該法得到的粉末均勻，分散性好，純度高，煅燒溫度低，反應易控制，副反應少，工藝操作簡單，但原料成本較高。沉澱法A、直接沉澱法其反應機量為：
Ti0SO4+2NH3·H2O → Ti0(OH)2↓ + (NH4）2 SO4
Ti0(OH)2 → Ti02(s)+H2O
該法操作簡單易行，產品成本較低，對設備、技術要求不太苛刻，但沉澱洗滌困難，產品中易引入雜質，而且粒子分布較寬。
B、均勻沉澱法
均勻沉澱法是利用某一化學反應使溶液中的構晶離子由溶液中緩慢均勻地釋放出來，在該法中，加入沉液劑（如尿素），不立刻與被沉澱物質發生反應，而是通過化學反應使沉澱劑在整個溶液中緩慢生成。該法得到的產品顆粒均勻、緻密，便於過濾洗滌，是目前工業化看好的一種方法。
固相法合成納米二氧化鈦
固相法合成納米TiO2是利用固態物料熱分解或固-固反應進行的。它包括氧化還原法、熱解法和反應法。在此介紹常用的偏鈦酸熱解法製備納米TiO2。該法製得的納米 TiO2 粒徑分布較寬，工藝簡單，操作易行，可批量生成。可遺傳毒性
癌症研究過去，二氧化鈦納米粒子被視為是無毒的，因為它們不會激起化學反應。但美國加州大學洛杉磯分校強森綜合癌症研究中心病理學、放射腫瘤學和環境衛生科學教授羅伯特·席斯特爾的研究表明，二氧化鈦納米粒子一旦進入體內，會在不同器官中累積，導致單鏈和雙鏈DNA斷裂，並造成染色體損傷以及炎症，從而增加患上癌症的風險。
研究人員給實驗小鼠的飲用水中加入了二氧化鈦納米粒子，在飲用這種水後的第五天，小鼠體內便呈現出遺傳損傷。
席斯特爾指出，鈦本身具有化學惰性，但當粒子變得越來越小後，反過來其表面相應會變得越來越大，粒子表面與環境間相互作用，會引發氧化應激反應。這些粒子太小，可以到達身體的任何部位，甚至可以穿過細胞，並干擾亞細胞機制，而身體卻沒有辦法來消除它們。
這是一種新型的毒性機制，亦是一種物理化學反應。“可能某些自發性癌症就與暴露在這些粒子之中有關。”席斯特爾說，“對於這些納米粒子，有些人會比其他人更敏感。我認為人們對這些納米粒子的毒性研究還不充分。”
席斯特爾稱，研究首次顯示了納米粒子具有如此效果。他說：“這是第一個關於二氧化鈦納米粒子引發的遺傳毒性的全面研究，這種遺傳毒性可能由與發炎或氧化應激相關的次級機制引發的。目前這些納米顆粒的套用在逐漸擴大，此類發現引起了對於其潛在健康危害的關注。”
席斯特爾指出，二氧化鈦納米粒子的製造是一個龐大的產業，年產量大約200萬噸。不僅在油漆、化妝品、防曬油和維生素中含有這種粒子，在牙膏、食用色素、營養品以及其他數百種個人護理產品中都可以找到它的身影。席斯特爾建議人們使用乳液防曬油，因為納米粒子不能通過皮膚，而噴霧防曬產品可能被吸入體內，使得納米粒子在肺部聚積。
接下來，席斯特爾和他的小組將繼續研究，分析有DNA修復缺陷的老鼠暴露在這種納米粒子環境下的狀況，希望能找到一種方法來預測哪些人會對這類納米粒子特別敏感。
