1 前言
納米材料是一種新興材料,一般是指粒徑小於 100 nm 的超微顆粒。這種超微顆粒具有表面積大,表面活性高,良好的催化特性,它既具有金屬又具有非金屬的特異性能。隨著現代科學技術的迅速發展,納米材料的套用也越來越廣泛,對其要求也越來越高。就納米二氧化鈦而言,由於它具有極大的體積效應、表面效應、光學特性、顏色效應,故在光、電及催化等方面顯示出其特殊性質,所以它作為一種新型材料,其套用領域日益廣泛。2 納米 TiO 2 粉體的製備
由於納米 TiO 2 具有許多優異性能,其用途相當廣泛,因而其製備受到國內外的極大關注。目前製備納米 TiO 2 粉體的方法主要有兩大類:物理法和化學法。製備納米 TiO 2 粉體的物理法主要有濺射,熱蒸發法及雷射蒸發法。物理法製備納米粒子是最早的方法,它的優點是設備相對來說比較簡單,易於操作和易於對粒子進行分析,能製備高純粒子,還可製備薄膜和塗層。它的產量較大,但成本較高。
3 納米 TiO 2 的套用
由於納米超微粒子具有特殊性能,這就決定了它在各個領域中具有廣闊的套用前景。3.1在化學工業中的利用
催化是納米超微粒子套用的重要領域之一。利用納米超微粒子的高比表面積與高活性可以顯著地提高催化效率,國際上已作為第四代催化劑進行研究和開發。納米 TiO 2 具有很高的化學活性,良好的耐熱性和耐化學腐蝕性,可用作性能優良的催化劑、催化劑載體和吸收劑。如納米 TiO 2 在催化 H 2 S 除去 S 時,顯示出相當高的催化活性。此外,納米 SiO 2 和 TiO 2 的無機或有機複合材料具有特殊功能,這些納米材料正在開發中。3.2在電子工業產品中的套用
納米 TiO 2 是許多電子材料的重要組成部分,可用於製作納米敏感材料及納米陶瓷功能材料。由於納米粒子尺寸小,比表面積大,表面活性高,所以適合作氣敏材料,如有納米 TiO 2 可製成靈敏度很高的氣敏元件。同時,由於納米相陶瓷一次成型塑性形變是可以實現的,人們利用納米 TiO 2 一次成型形變製成了納米 TiO 2 陶瓷,這種陶瓷具有超細晶粒尺寸並保持它們的特性。3.3在環保方面的套用
納米 TiO 2 粒子的光催化作用在環保方面有廣闊的用途。國內外有許多文獻報導了這方面的進展。英國倫敦和安大略核子技術環境公司,開發了一種新穎的常溫光催化技術,採用人工光和納米二氧化鈦催化劑,可將工業廢液和污染地下水中的多氯聯苯類化合物分解。當污染水通過二氧化鈦塗層網路時,只要受到低計量紫外光的照射,便會發生反應,生成活性極強的氫氧自由基,迅速將有機毒物分解為二氧化碳和水。此外,利用納米 TiO 2 材料作為光催化劑還可催化降解紡織印染業和照相業排出的染料污染物。 隨著社會經濟的發展,人們越來越重視生活質量和健康水平的提高。抗菌、防腐、除味、淨化空氣、最佳化環境將成為人們的追求。當前全球面臨著嚴重的環境污染,納米 TiO 2 作為而久的光催化劑已被套用在除了水和空氣淨化之外的各種環境方面的問題。有關資料表明,納米 TiO 2 對於破壞微觀的細菌和氣味是有用的。另外還可以使癌細胞失活,對臭味進行控制,對於氮的固化和對於清除油的污染都是十分有效的。3.4在化妝品工業中的套用
納米 TiO 2 具有優異的紫外線禁止性,再加上它的透明性(不會在皮膚上殘留白色,能厚塗抹)和無毒(不會刺激皮膚引起發炎)等特點,至今已成為防曬化妝品的理想原料。據行業報導,在日本每年已有一定量的納米 TiO 2 作為防曬劑、化妝品底和口紅等產品的添加原料。3.5在醫藥衛生和食品加工領域的套用
納米結構不僅堅固,而且具有自身對抗外界不純物質的能力,不易與外界不純物質結合。同時,納米級微粒或有機小分子將更有利於人體吸收,能提高藥物的效能。因此納米 TiO 2 在健康衛生及食品工業有廣闊的套用前景。有資料報導,已開發出具有抗菌和淨化性能的 TiO 2 薄膜陶瓷。另外,納米 TiO 2 已套用在食品工業中,如作樂百氏奶的添加劑。 此外,納米 TiO 2 在塑膠、塗料等工業也有廣泛套用,可用作塑膠填料、高級油漆、塗料的原料。