基本信息
- 項目名稱：
- 納米二氧化鈦（TiO2）粉體表面的修飾
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 通過選用硬脂酸為改性劑，對納米TiO2進行表面改性，成功地制備出了30 nm 以下的經(jīng)過硬脂酸修飾的銳鈦型的TiO2, 使其性能發(fā)生明顯的變化, 如增加顏料的水分散性和提高顏料的遮蓋力等。
- 詳細介紹：
- TiO2是最重要的無機材料之一，具有較強的光催化性，做為添加劑加入到化妝品、化纖、塑料等有機體系中，在光的照射下，極易引起周圍有機介質(zhì)降解和變色。為增加其穩(wěn)定性，同時提高其在基體中的分散性能，需要對其進行表面改性。本文采用硬脂酸作為TiO2改性劑，通過液相改性, 成功地制備出經(jīng)過硬脂酸修飾的銳鈦型納米TiO2粉體,研究硬脂酸作為改性劑對TiO2性能的影響。通過親油化度測量及沉降實驗表明，經(jīng)由硬脂酸改性的納米二氧化鈦粉體，其親油性和在水中的分散性都有明顯提高。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：納米TiO2作為一種新型的高性能無機材料，有著傳統(tǒng)材料無法比擬的獨特的物理、化學特性，但納米TiO2是一種強極性物質(zhì)，不易在非極性或者低極性的有機介質(zhì)中均勻分散。因而為了擴大納米TiO2的應用范圍，需要對其進行表面改性。 基本思路：通過選用硬脂酸為改性劑，對納米TiO2進行表面改性，成功地制備出了30 nm 以下的經(jīng)過硬脂酸修飾的銳鈦型的TiO2, 使其性能發(fā)生明顯的變化。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學先進性： 1）未經(jīng)改性的納米TiO2表面呈親水性，適合在極性體系中應用。經(jīng)有機改性后TiO2在有機溶劑中體現(xiàn)出很好的相容性與分散性，且不易團聚。大大拓寬了TiO2的適用范圍。 2）用化學法制備納米TiO2后再進行表面改性處理,其優(yōu)點是表面改性不會對顆粒的晶型和制備過程產(chǎn)生影響，可以用有機物改性方法來改善納米TiO2顆粒表面的潤濕性和分散性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 納米TiO2具有許多優(yōu)異的性質(zhì)，特別是在顏色效應、光催化作用、紫外線屏蔽上有著顯著的性能。改性后的TiO2更是拓寬了在汽車、環(huán)保、殺菌、防曬化妝品等行業(yè)的應用前景。
學術論文摘要
- TiO2是最重要的無機材料之一，具有較強的光催化性，做為添加劑加入到化妝品、化纖、塑料等有機體系中，在光的照射下，極易引起周圍有機介質(zhì)降解和變色。為增加其穩(wěn)定性，同時提高其在基體中的分散性能，需要對其進行表面改性。本文采用硬脂酸作為TiO2改性劑，通過液相改性, 成功地制備出經(jīng)過硬脂酸修飾的銳鈦型納米TiO2粉體,研究硬脂酸作為改性劑對TiO2性能的影響。通過親油化度測量及沉降實驗表明，經(jīng)由硬脂酸改性的納米二氧化鈦粉體，其親油性和在水中的分散性都有明顯提高。
獲獎情況
- 作品在2011年在“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學第六屆學生課外學術科技作品競賽中榮獲校級二等獎。
鑒定結果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 納米TiO2按表面改性劑分為無機改性和有機改性。 國內(nèi)外無機表面改性主要采取溶膠-凝膠法和異質(zhì)絮凝法。一般以云母粉、鈦白粉、氧化鋅等為核體，通過表面包覆導電層的方法，來制備導電粉體。納米TiO2粒子小，具有良好的透明性和紫外線屏蔽性，對開發(fā)具有紫外線屏蔽性、導電性和透明性等多功能的無機導電粉體具有十分重要的意義。在生活中，對TiO2的修飾主要采取有機改性來實現(xiàn)。 在國內(nèi)外有機表面改性的研究進展中，R.J.Nussbaumer等利用十二烷基苯磺酸鈉對金紅石型納米TiO2進行表面修飾，所得產(chǎn)品在甲苯中幾乎透明，但卻可在很廣的波段范圍內(nèi)吸收紫外線，提高了納米TiO2的紫外線屏蔽功能。出光興產(chǎn)公司開發(fā)的納米TiO2，用二氧乙酸酯鈦酸酯、月桂酸鈉、乙烯基三乙氧基硅烷等表面改性劑對其改性，使納米TiO2親油度提高，用于樹脂中也增強了紫外線的屏蔽能力。帝國公司則用TiOSO4水解得到TiO2，然后用硬脂酸鈉、三乙醇胺處理，使其透明性與紫外線屏蔽效果也都得到了提高。 納米TiO2應用的體系不同，選用的表面改性劑也有所不同，主要分為表面活性劑和偶聯(lián)劑兩類。鄒玲等利用溶膠-凝膠法在混合溶劑中制備了硬脂酸表面修飾TiO2納米粒子，對所合成的納米粒子通過FT-IR，XPS，XRD和TEM對結構進行表征。證明了表面修飾層的存在，并且是羧酸根與無機內(nèi)核以雙齒配位形式結合。無機內(nèi)核的結晶度雖低，但可確定為銳鈦礦成分。提出了表面修飾納米粒子的形成機理，認為在體系中硬脂酸和水之間發(fā)生競爭反應，其過程類似于聚合-阻聚反應，給出了硬脂酸表面修飾納米TiO2粒子的結構模型。目前，利用脂肪酸或表面活性劑對納米TiO2進行有機表面改性的研究較多，而采用硅烷偶聯(lián)劑對納米TiO2進行有機表面改性的研究較少，且大多數(shù)研究是在有機溶劑中采用硅烷偶聯(lián)劑對無機材料進行有機表面改性。姚超等首先利用氧化硅對金紅石型納米TiO2進行無機表面處理，然后在水溶液中再用硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)對納米TiO2進行有機表面改性，經(jīng)包覆后的粉體顯著改善了其在不飽和聚酯和聚烯烴中的濕潤狀態(tài)，并提高了材料的力學性能。
