纳米TiO2粉体分散工艺优化

为了充分利用纳米TiO2粉体的光催化特性,采用物理分散与化学分散相结合的方法,以蒸馏水为介质,对纳米TiO2粉体进行均匀分散;用体积沉降率评价法优选最佳分散剂,并通过正交实验得出纳米TiO2粉体的最佳分散工艺条件;采用透射电镜和激光衍射粒度仪对分散效果进行表征。结果表明,纳米TiO2粉体的最佳分散工艺条件如下:纳米TiO2粉体的质量分数为1%,以质量分数分别为0.5%、1%的聚丙烯酸铵、聚乙二醇为复合分散剂,分散液pH为7.0,高速剪切乳化机作用时间为30 min,转速为5 000 r/min,超声波作用时间为10 min;分散液中纳米TiO2粉体的粒径主要集中在30~50 nm,粒径分布均匀,分散效果稳定。     

聚合物分散剂对纳米TiO_2水悬浮液分散稳定性的影响

纳米TiO2复合乳胶漆的制备一般要求预先分散纳米TiO2并制成水悬浮液。为了制备稳定分散的纳米TiO2水悬浮液,研究了乳胶漆中常用的分散剂SN5040和PEG对纳米TiO2在水溶液中分散稳定性的影响,并分析了分散剂的作用机理。实验结果表明:SN5040能有效分散纳米TiO2,按照先SN5040后PEG的方式添加一定比例的混合分散剂,PEG能在SN5040吸附层上嵌入式吸附,显著提高了纳米TiO2的Zeta电位值,更有利于纳米TiO2水悬浮液的分散稳定性。红外光谱分析(FT-IR)表明:SN5040主要是通过与表面裸露的Ti4+形成配位键而吸附到纳米TiO2粒子表面上的。     

纳米TiO2的分散性能及其对涂层性能的影响

为提高汽车闪光面漆的随角异色效果及耐磨性,对纳米TiO2粒子的分散性能及其对涂层性能的影响进行了研究.通过超声分散预处理纳米TiO2和选择专用分散剂及用量,采用循环搅拌球磨机湿磨法制备TiO2浆体,然后加入汽车涂料中.结果表明,超声预处理可以明显降低浆体的粒径分布,0.8%的分散剂用量时浆体稳定性最好;该浆体平均粒径为110～120 nm,在可见光区透光率在90%以上,UV区透光率小于5%,具透明和抗紫外线辐射性能;浆体按一定比例和铝粉配合,可得到随角异色效应显著的金属闪光面漆;纳米TiO2的加入除了提高涂膜的保光性和涂层的耐磨性外,还能一定程度提高柔韧性,但对抗冲击性能没有提高.     

纳米TiO2表面吸附聚乙二醇及其分散稳定性的研究

通过四氯化钛水解法制备纳米TiO2，讨论聚乙二醇(PEG)在其水悬浮体系中的吸附行为．IR和吸附实验结果表明：纳米TiO2通过氢键吸附PEG，其表面吸附行为与PEG浓度、PEG分子量、pH值和晶粒尺寸等因素相关．吸附PEG以后，纳米TiO2颗粒的表面电荷和(电位发生变化．悬浮体系吸光度的变化和TEM分析表明：纳米TiO2吸附PEG后，增加了颗粒间的空间位阻作用，有效地阻止了纳米TiO2的团聚；但若PEG加入量达到过饱和，反而会破坏纳米TiO2的分散稳定性．     

弱碱性水介质中纳米CeO2的分散

在分析纳米CeO2各种性质的基础上,研究了不同分散剂对纳米CeO2的表面电性及平均粒度的影响,并对分散机理进行了分析。结果表明：添加无机电解质及组合使用离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂可以使纳米CeO2在弱碱性水介质中保持良好的分散性。     

单分散纳米TiO2的合成及表征

以钛酸四丁酯为原料和三乙醇胺为形态控制剂,采用溶胶-凝胶-水热法可以简单快速地合成单分散的TiO2纳米粒子.研究了反应物料配比、凝胶形成温度、水热处理温度等反应条件对粒子粒径及分散性的影响.采用XRD和TEM等手段对粒子的结构与形貌进行了表征.结果表明,三乙醇胺与钛酸四丁酯物质的量配比为2:1,凝胶形成温度为100℃,水热处理温度为140℃时,所合成的TiO2粒子分散性最好.     

EVA/纳米TiO2复合体系的制备工艺对力学性能及分散状态的影响

详细研究了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和纳米氧化钛(nano-TiO2)复合体系的制备工艺对力学性能、分散状态的影响.研究表明,如果把乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂)作为一个组分,直接与基体EVA及分散相纳米TiO2进行混合,更有利于纳米粒子在基体中的分散.在该复合体系中,纳米TiO2与乙烯基三乙氧基硅烷达到了协同增韧EVA的目的,同时,纳米TiO2具有补强作用,当复合体系的组成为EVA/纳米TiO2=95:5时,对EVA的改性效果最佳.     

等离子处理TiO_2纳米粉末对Zn-TiO_2复合镀的影响

为了提高复合电镀层中非金属颗粒的含量,制备出硬度高、耐磨性好的复合镀层。以N2等离子处理纳米TiO2,然后加入电镀锌液中以Zn-TiO2复合电镀为研究对象。研究了电镀的电流效率、镀层硬度以及镀层耐磨性,通过研究得到,等离子处理的TiO2制备的Zn-TiO2复合镀层比未等离子处理TiO2制备的复合镀层显微硬度由165Hv提高到180Hv,耐磨系数由0.75提高到0.9。等离子处理的TiO2在电镀过程中可以提高电镀的电流效率36%以上。     

纳米和微米TiO_2对铜版纸涂层性能的影响

利用红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射（XRD）和热失重（TG）等分析手段对纸张涂料用纳米TiO2样品进行了表征,并与微米TiO2的微晶结构进行比较研究。FT-IR和TG分析结果确证了改性纳米TiO2表面包覆约有12.43%的有机改性剂。对比研究发现TiO2微晶纳米化后,由Ti—O—Ti键的晶格振动引起的620cm-1附近强而宽的吸收峰出现约40cm-1的蓝移现象。制备了纳米TiO2改性纸张涂料,对纳米粒子改性的铜版纸涂层性能进行了探讨。实验结果表明随着改性纳米TiO2用量的增加,铜版纸的白度大大提高,铜版纸的表面强度改善尤为明显,当改性纳米TiO2用量为10%时,纸张涂层的表面强度提高15%以上。但是,不断增加改性纳米TiO2用量,涂料空隙基本被颗粒细小的纳米粒子所占据,铜版纸的平滑度呈现急剧下降趋势。     

去离子水中分散剂对复合纳米ZnO-CeO_2粉体的分散效果

纳米颗粒在有机溶剂中能较好分散,但有机溶剂有毒,且成本高。以去离子水为介质,分别加入分散剂吐温-80、十二烷基苯磺酸钠(SDBS),对复合纳米ZnO-CeO2粉体进行分散。采用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电镜对分散物进行分析,研究了不同分散条件下的分散效果。结果表明:50 mL去离子水、0.5 g复合纳米ZnO-CeO2粉体体系中,采用吐温-80分散,其用量为1.0 g,pH值为5,温度为60℃,超声时间为20 min时,分散效果最佳;采用SDBS分散,其用量为1.5 g,pH值为5,温度为50℃,超声时间为20 min时,分散效果最佳;复合纳米ZnO-CeO2粉体经2种分散剂分散后,表面被均匀包覆,且分散体系稳定,团聚现象明显降低,晶型无变化;非离子型分散剂吐温-80的分散效果优于阴离子型分散剂SDBS的。     

纳米SiO_2在水性介质中的分散稳定性研究

纳米SiO2特殊的性能使其在很多领域都得到了广泛的应用,而纳米SiO2能否在水性介质中稳定分散将会影响产品的最终质量。本实验选择了九水合硅酸钠和聚丙烯酰胺作为分散剂,并通过激光粒度分析仪和沉降实验对纳米颗粒的分散稳定性进行评价。发现高速研磨能够使聚丙烯酰胺充分地吸附到纳米颗粒表面,聚丙烯酰胺能使纳米SiO2颗粒在水溶液中保持良好的分散稳定性,但是,聚丙烯酰胺的加入量过饱和反而会引起纳米SiO2颗粒的团聚,九水合硅酸钠和聚丙烯酰胺结合起来使用可以发挥协同效应,从而显著改善纳米SiO2颗粒在水溶液中的分散稳定性。     

纳米铜粉在无水乙醇中的分散稳定性

为了实现纳米颗粒的分级,研究影响纳米铜粉在无水乙醇中分散稳定性的因素。通过测定纳米铜粉分散在无水乙醇中形成的悬浮液的Zeta电位和吸光度,探讨悬浮液中分散剂的加入量和pH值对纳米Cu粉末在无水乙醇中的分散稳定性的影响。结果表明:当质量分数为0.01%的纳米铜粉分散在无水乙醇中,当分散剂加入量为0.008%(质量分数)时,分散稳定性最好。在此条件下,调节pH将降低其分散稳定性。     

H_2O_2处理碳包覆铁纳米颗粒的表面特性及分散行为

采用体积分数30%的H2O2处理碳包覆铁纳米粒子外层的非晶态类石墨碳层,并将其超声分散于水介质中,通过改变pH值分析测定碳包覆铁纳米粒子表面zeta电位和粒径。结果表明:碳包覆铁纳米粒子非晶碳层的特殊结构可通过双氧水化学处理使其表面产生羧基和羟基;在强碱性介质下,羟基和羧基可强化颗粒间的静电斥力,提高碳包覆铁纳米粒子在水介质中的分散性能。当pH值约为11.5时,碳包覆铁纳米粒子表面zeta电位为48 mV,水合粒子粒径可达到110 nm。     

氢氧焰燃烧合成纳米二氧化钛颗粒及其分散行为

采用氢氧焰燃烧法合成分散均匀、团聚程度低的纳米TiO2颗粒,采用离子型共聚物改性剂处理制备分散稳定、黏度低的纳米TiO2水性分散体系,借助X射线衍射、比表面积、红外光谱、透射电镜和zeta电位分析等手段,研究纳米TiO2颗粒的晶相、形貌、粒径分布及表面电荷。结果表明:燃烧嘴中心环氢气含量、分散剂用量及pH值对纳米TiO2团聚程度影响较大,当氢气流量控制在1.52 m3/h、水性体系分散剂的质量分数为7.5%、pH控制在8时,纳米TiO2分散性能最佳。     

超声振荡法制备纳米TiO_2粉体

以钛酸丁酯为原料,加入适当的模板剂,用超声振荡法制备纳米TiO2粉体,研究分散剂、干燥方式、模板剂等对TiO2粉体粒度分布及结晶性质的影响,借助于X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、激光粒度分布等测试手段对制备的TiO2粉体的晶体结构及颗粒粒度分布进行表征。结果表明:在80℃真空干燥、加入OP乳化剂和450℃煅烧条件下制备的纳米TiO2粒度较小,平均粒径为15～25nm,获得的纳米TiO2晶型为锐钛矿型,颗粒近似球形,结晶完好。     

TiO_2纳米颗粒与微米带的制备及催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体分别采用溶胶-凝胶法合成TiO2纳米颗粒和模板法合成TiO2微米带,对制备的材料进行差热热重分析、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析;以甲基橙的脱色降解为模式反应,考察样品的光催化性能。结果表明:以脱脂棉为模板制备出的TiO2微米带,经600℃煅烧,长径比为70,紫外光照射50 min后对甲基橙的催化效率可达90%;600℃煅烧的TiO2纳米颗粒,粒径为80～100 nm,50 min的催化效率仅为75%。     

二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化降解

研究了晶粒粒径相近的金红石相、锐钛矿相和混晶纳米二氧化钛对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质的光催化降解。结果表明,晶粒粒径相近的金红石相和锐钛矿相二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化效果相近,特别是在反应的开始阶段,两者的差异很小;随着反应时间的增加,金红石相纳米二氧化钛的催化能力稍优于锐钛矿相纳米二氧化钛。成分不同的混晶的催化能力相差较大,随着混晶中的金红石相含量增加,催化剂的催化效果有了显著的提高。实验中还发现,不同的催化剂对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质同时催化过程中,3种有机物降解程度的顺序均为甲萘胺>邻氯苯胺>苯胺。     

有机分散介质中纳米SiC粉体稳定悬浊液的制备

纳米粉体的稳定分散是制备微观结构均匀、缺陷少的纳米复相陶瓷坯体的关键。本文中采用Zeta电位、粒度分析、SEM等测试技术分析了超声震荡和HF酸洗对SiC纳米粉体的影响;对比研究了乙醇、乙二醇以及75%乙醇和25%乙二醇混合液作为分散介质,聚乙二醇为分散剂时纳米SiC粉体在不同pH下的分散稳定性,确定了粉体最佳超声震荡的最佳时间;探讨了酸洗的作用;并在乙二醇中,以1%PEG为分散剂,pH=10条件下获得了纳米碳化硅粉体的高稳定分散悬浮液。     

火焰化学气相沉积法制备氮掺杂纳米TiO_2研究

用火焰化学气相沉积法,分别以氨气为氮源、TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备氮掺杂纳米TiO2颗粒,以及用TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备纳米TiO2颗粒,然后在管式炉中,在氨气的环境下高温煅烧制备氮掺杂纳米TiO2颗粒。利用X射线衍射仪、紫外可见光谱仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析方法对两种方法所制备的样品进行表征。结果表明:在相同的氨气流量下,火焰化学气相沉积法直接制备的氮掺杂纳米TiO2颗粒在波长400～500 nm的可见光的吸收强度大,氮掺杂量多。     

火焰CVD法制备纳米TiO_2颗粒材料的尺寸特征

用TEM图像颗粒计数的方法,研究了工业丙烷/空气火焰CVD法制备纳米TiO_2颗粒材料的尺寸特征,得到了O_2/C_3H_8摩尔比在2．5～9之间,TiCl_4质量流量在0．06～0．135g/min之间的不同操作条件下16个工况的颗粒频率尺寸分布和累积尺寸分布。测量结果表明,工业丙烷/空气火焰CVD法制备的纳米TiO_2颗粒的尺寸分布接近正态分布,平均粒径(d_(50))在15～50 nm之间、相对尺寸分布宽度在0．2～0．6之间。对平均粒径的分析结果表明,工业丙烷/空气火焰CVD法制备的纳米TiO_2颗粒的平均尺寸,和CO/O_2火焰CVD法制备的纳米TiO_2和纳米SiO_2颗粒的平均粒径与颗粒长大准数可关联为d_(50)=1．35(1十N_(grw))~(1/3)。