納米鈦白自20世紀(jì)80年代問世以來，因其顆粒細(xì)孝比表面積大而具有常規(guī)材料所不具備的特殊效應(yīng)，如量子效應(yīng)、隧道效應(yīng)、獨(dú)特的顏色效應(yīng)，以及光催化作用及紫外屏蔽等功能，在汽車、化妝品、衛(wèi)生保艦廢水處理、環(huán)保等方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
應(yīng)用研究活躍當(dāng)前，將納米鈦白作為光催化劑的應(yīng)用研究很活躍，在光催化處理有機(jī)廢水、大氣中的有機(jī)污染物研究中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┛梢蕴幚睇u代脂肪烴、鹵代芳烴、有機(jī)酸類、酚類、硝基芳烴、取代苯胺等以及空氣中諸如甲醇、丙酮等有害污染物。日本已在高速公路兩側(cè)、隧道內(nèi)設(shè)置了涂復(fù)納米二氧化鈦的光催化板，用于除去氮氧化物來防治汽車尾氣。納米鈦白的光催化作用還能殺菌，如納米二氧化鈦對(duì)綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等有強(qiáng)殺菌力，可將其用于醫(yī)院手術(shù)臺(tái)和墻壁、浴缸瓷磚及衛(wèi)生間等地方。另外，納米鈦白還能使癌細(xì)胞失活，為治療惡性腫瘤提供了一條捷徑。
近年來，納米鈦白由于其光穩(wěn)定性、無毒而成為光電太陽能轉(zhuǎn)換電池最普遍使用的材料，具有量子尺寸的CdS對(duì)多孔多晶納米二氧化鈦電極的敏化作用，在單色光照射下，光電轉(zhuǎn)換率達(dá)6%;經(jīng)三雙吡啶釕敏化的納米二氧化鈦PEC電池，在模擬太陽光下，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12%，光電流密度大于12A/cm2。1997年和1998年，我國(guó)已有研究人員完成了導(dǎo)電高聚物與納米二氧化鈦的復(fù)合，材料性能卓越。
此外，納米鈦白具有的優(yōu)異紫外線屏蔽作用、透明性以及無毒等特點(diǎn)，使其成為防曬霜類護(hù)膚產(chǎn)品的理想添加材料;在色母粒中具有良好的分散性，因而采用納米鈦白所制備的塑料包裝材料透明性很高;因其具有的防紫外線性能及無毒性，可用作天然和人造纖維的良好紫外線屏蔽劑。同時(shí)，納米鈦白還可用作樹脂油墨著色劑、硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、固體潤(rùn)滑劑的添加劑、高效光敏催化劑、吸附劑等。在國(guó)外，納米鈦白在防曬化妝品、高級(jí)轎車金屬色面漆、電子工業(yè)、復(fù)印機(jī)行業(yè)、高壓絕緣材料、集成電路基板、熒光管等方面已有廣泛應(yīng)用。
生產(chǎn)方法各有千秋目前，納米鈦白的制備方法大致可分為兩類，即氣相法和液相法。其中氣相法包括氣相氧化法和氣相水解法。氣相氧化法是將高純度的四氯化鈦高溫下氧化，生成非常光亮的納米二氧化鈦，它適合大規(guī)模生產(chǎn)，但副產(chǎn)物的腐蝕性強(qiáng)，投資大，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料要求耐高溫、耐腐蝕，研究開發(fā)難度大;氣相水解法是將高純度的四氯化鈦在氫焰中進(jìn)行高溫水解而制得納米二氧化鈦，它具有產(chǎn)品純度高，工藝復(fù)雜和投資大的特點(diǎn)。
液相法包括均勻沉淀法、萃取法、溶膠--凝膠法等。均勻沉淀法以硫酸法制備鈦白粉工藝的中間產(chǎn)物--鈦液為原料，外加金紅石型二氧化鈦晶種為促進(jìn)劑，以十二烷基磺酸鈉為表面活性劑，尿素為沉淀劑，制備出納米金紅石型二氧化鈦粒子;萃取法也以硫酸法鈦白生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品--鈦液為原料，采用萃取法將二氧化鈦轉(zhuǎn)為有機(jī)物溶膠，再將此溶膠蒸餾制成納米鈦白粉體;溶膠--凝膠法一般以鈦醇鹽及無水乙醇為原料，加入少量水及不同的酸或有機(jī)聚合添加劑，經(jīng)攪拌、陳化制成穩(wěn)定的涂膜溶膠，再利用溶膠將二氧化鈦附著在各種載體上�？偟膩碇v，液相法較易控制納米鈦白的粒徑，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)量低。
由于納米二氧化鈦粉末的強(qiáng)極性，在極性介質(zhì)中易于凝聚，從而影響其優(yōu)異性能的發(fā)揮。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，必須對(duì)納米二氧化鈦粉末進(jìn)行表面處理，這也是納米鈦白工業(yè)化生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵步驟，并直接影響產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。目前的處理措施是在其表面包覆一層無機(jī)物或有機(jī)物膜以避免粉末粒子的團(tuán)聚，今后的研究重點(diǎn)在于選擇合適的修飾劑、在通常條件下表面包覆的實(shí)現(xiàn)以及化學(xué)原理的理論研究等方面。
不斷揭示新的特性納米技術(shù)是未來全球科技發(fā)展的九大關(guān)鍵技術(shù)之一，與其他納米材料一樣，納米鈦白由于其單個(gè)粒子的尺寸極小，比表面能大，粒子極易團(tuán)聚，因此納米鈦白的分散性問題依然是未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)急待解決的技術(shù)核心，這也是納米鈦白研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。另外納米鈦白在環(huán)保、塑料、涂料等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)同樣具有重大意義。相信隨著人們對(duì)納米鈦白特殊性能及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷揭示，它必將顯示出越來越廣泛的發(fā)展前景。
應(yīng)用研究活躍當(dāng)前，將納米鈦白作為光催化劑的應(yīng)用研究很活躍，在光催化處理有機(jī)廢水、大氣中的有機(jī)污染物研究中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┛梢蕴幚睇u代脂肪烴、鹵代芳烴、有機(jī)酸類、酚類、硝基芳烴、取代苯胺等以及空氣中諸如甲醇、丙酮等有害污染物。日本已在高速公路兩側(cè)、隧道內(nèi)設(shè)置了涂復(fù)納米二氧化鈦的光催化板，用于除去氮氧化物來防治汽車尾氣。納米鈦白的光催化作用還能殺菌，如納米二氧化鈦對(duì)綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等有強(qiáng)殺菌力，可將其用于醫(yī)院手術(shù)臺(tái)和墻壁、浴缸瓷磚及衛(wèi)生間等地方。另外，納米鈦白還能使癌細(xì)胞失活，為治療惡性腫瘤提供了一條捷徑。
近年來，納米鈦白由于其光穩(wěn)定性、無毒而成為光電太陽能轉(zhuǎn)換電池最普遍使用的材料，具有量子尺寸的CdS對(duì)多孔多晶納米二氧化鈦電極的敏化作用，在單色光照射下，光電轉(zhuǎn)換率達(dá)6%;經(jīng)三雙吡啶釕敏化的納米二氧化鈦PEC電池，在模擬太陽光下，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12%，光電流密度大于12A/cm2。1997年和1998年，我國(guó)已有研究人員完成了導(dǎo)電高聚物與納米二氧化鈦的復(fù)合，材料性能卓越。
此外，納米鈦白具有的優(yōu)異紫外線屏蔽作用、透明性以及無毒等特點(diǎn)，使其成為防曬霜類護(hù)膚產(chǎn)品的理想添加材料;在色母粒中具有良好的分散性，因而采用納米鈦白所制備的塑料包裝材料透明性很高;因其具有的防紫外線性能及無毒性，可用作天然和人造纖維的良好紫外線屏蔽劑。同時(shí)，納米鈦白還可用作樹脂油墨著色劑、硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、固體潤(rùn)滑劑的添加劑、高效光敏催化劑、吸附劑等。在國(guó)外，納米鈦白在防曬化妝品、高級(jí)轎車金屬色面漆、電子工業(yè)、復(fù)印機(jī)行業(yè)、高壓絕緣材料、集成電路基板、熒光管等方面已有廣泛應(yīng)用。
生產(chǎn)方法各有千秋目前，納米鈦白的制備方法大致可分為兩類，即氣相法和液相法。其中氣相法包括氣相氧化法和氣相水解法。氣相氧化法是將高純度的四氯化鈦高溫下氧化，生成非常光亮的納米二氧化鈦，它適合大規(guī)模生產(chǎn)，但副產(chǎn)物的腐蝕性強(qiáng)，投資大，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料要求耐高溫、耐腐蝕，研究開發(fā)難度大;氣相水解法是將高純度的四氯化鈦在氫焰中進(jìn)行高溫水解而制得納米二氧化鈦，它具有產(chǎn)品純度高，工藝復(fù)雜和投資大的特點(diǎn)。
液相法包括均勻沉淀法、萃取法、溶膠--凝膠法等。均勻沉淀法以硫酸法制備鈦白粉工藝的中間產(chǎn)物--鈦液為原料，外加金紅石型二氧化鈦晶種為促進(jìn)劑，以十二烷基磺酸鈉為表面活性劑，尿素為沉淀劑，制備出納米金紅石型二氧化鈦粒子;萃取法也以硫酸法鈦白生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品--鈦液為原料，采用萃取法將二氧化鈦轉(zhuǎn)為有機(jī)物溶膠，再將此溶膠蒸餾制成納米鈦白粉體;溶膠--凝膠法一般以鈦醇鹽及無水乙醇為原料，加入少量水及不同的酸或有機(jī)聚合添加劑，經(jīng)攪拌、陳化制成穩(wěn)定的涂膜溶膠，再利用溶膠將二氧化鈦附著在各種載體上�？偟膩碇v，液相法較易控制納米鈦白的粒徑，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)量低。
由于納米二氧化鈦粉末的強(qiáng)極性，在極性介質(zhì)中易于凝聚，從而影響其優(yōu)異性能的發(fā)揮。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，必須對(duì)納米二氧化鈦粉末進(jìn)行表面處理，這也是納米鈦白工業(yè)化生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵步驟，并直接影響產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。目前的處理措施是在其表面包覆一層無機(jī)物或有機(jī)物膜以避免粉末粒子的團(tuán)聚，今后的研究重點(diǎn)在于選擇合適的修飾劑、在通常條件下表面包覆的實(shí)現(xiàn)以及化學(xué)原理的理論研究等方面。
不斷揭示新的特性納米技術(shù)是未來全球科技發(fā)展的九大關(guān)鍵技術(shù)之一，與其他納米材料一樣，納米鈦白由于其單個(gè)粒子的尺寸極小，比表面能大，粒子極易團(tuán)聚，因此納米鈦白的分散性問題依然是未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)急待解決的技術(shù)核心，這也是納米鈦白研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。另外納米鈦白在環(huán)保、塑料、涂料等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)同樣具有重大意義。相信隨著人們對(duì)納米鈦白特殊性能及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷揭示，它必將顯示出越來越廣泛的發(fā)展前景。
