纳米二氧化钛是粒径在 1-100 纳米之间的二氧化钛颗粒,具有独特的光学、电学和催化性能,如光催化效应(降解有机物)、紫外线屏蔽能力(吸收 UV 光)和高分散性等。其性能随粒径、晶型(锐钛矿、金红石、板钛矿)和表面改性程度而异。
纳米二氧化钛主要应用行业及案例
涂料与油漆行业 应用方向: 作为环保型光催化涂料,用于墙面、建材表面,降解甲醛、苯等污染物; 作为紫外线屏蔽剂,添加到汽车漆、木器漆中,提升耐候性和光泽度。
那艾仪器喷雾干燥机制备纳米二氧化钛
1案例: 工艺背景:传统纳米 TiO₂在涂料中易团聚,影响分散性和性能。喷雾干燥法可通过控制粒径和表面改性,提升相容性。 具体工艺: 前驱体制备:将钛酸四丁酯(Ti (OC₄H₉)₄)溶于乙醇 - 水混合液(含少量盐酸调节 pH),形成溶胶,加入硅烷偶联剂(如 KH-570)进行表面改性,防止团聚。 喷雾干燥:采用离心式喷雾干燥机,进风温度 200-250℃,雾化转速 15000-20000 r/min,将溶胶雾化成微米级液滴,干燥后形成空心球形纳米 TiO₂颗粒(粒径 50-80 nm)。 煅烧处理:将干燥产物在 500℃下煅烧 2 小时,促进锐钛矿晶型形成,提升光催化活性。 应用效果:制得的纳米 TiO₂分散在丙烯酸树脂中,制成的涂料对甲醛的 24 小时降解率达 92%,且漆膜透明度和附着力优于市售产品。
化妆品与个人护理行业 应用方向: 作为防晒剂添加到防晒霜、乳液中,利用其纳米粒径的量子效应实现高效紫外线屏蔽(UVB/UVA 吸收),同时避免传统粉体的 “泛白” 问题。 喷雾干燥机制备案例: 工艺背景:化妆品级纳米 TiO₂需满足粒径均匀、分散性好、无刺激性的要求,喷雾干燥法可精确控制颗粒尺寸和表面电荷。 具体工艺: 水相分散体制备:将钛白粉粗品(金红石型)与去离子水、分散剂(如聚丙烯酸钠)混合,通过砂磨机研磨至初始粒径小于1微米,形成稳定浆料(固含量 10-15%)。 喷雾干燥 - 表面包覆:采用压力式喷雾干燥机,进风温度 180-220℃,雾化压力 5-10 MPa,将浆料雾化干燥。同时,在干燥塔内通入含二氧化硅(SiO₂)前驱体(如正硅酸乙酯)的蒸汽,实现 TiO₂颗粒表面包覆 SiO₂层(厚度 2-5 nm),降低光催化活性以避免皮肤刺激。 表面改性:干燥后颗粒用硬脂酸进行疏水改性,提升在油相体系中的相容性。 应用效果:制得的纳米 TiO₂添加到 SPF50 + 防晒霜中,透光率(400-700 nm)>85%,紫外线吸收率>95%,且涂抹后无明显白色残留。
环保与水处理行业 应用方向: 作为光催化剂负载于载体(如活性炭、陶瓷),用于工业废水处理,降解染料、农药残留等有机污染物。 喷雾干燥机制备案例: 工艺背景:传统粉体光催化剂易流失,喷雾干燥法可将纳米 TiO₂均匀负载于多孔载体,提升重复利用率。 具体工艺: 载体浆料制备:将凹凸棒土(多孔黏土)与钛酸四丁酯的乙醇溶液混合,加入聚乙烯醇(PVA)作为黏结剂,形成固含量 20-25% 的浆料。 喷雾干燥成球:使用那艾气流式喷雾干燥机,进风温度 280-320℃,雾化气速 100-150 m/s,将浆料雾化成 300-500 μm 的球形颗粒,干燥过程中钛酸四丁酯水解生成 TiO₂纳米颗粒(粒径 30-60 nm),均匀附着在凹凸棒土孔隙内。 高温活化:干燥后颗粒在 600℃下煅烧 3 小时,增强 TiO₂与载体的结合力,并形成锐钛矿 - 金红石混晶结构,提升光催化效率。 应用效果:将该复合催化剂用于印染废水处理,在紫外光照射下,对亚甲基蓝的降解率在 2 小时内达 98%,且重复使用 5 次后活性保持率 > 90%。 喷雾干燥法制备纳米 TiO₂的关键优势 粒径可控:通过调节雾化方式(离心式、压力式)和干燥参数(温度、流速),可精准控制颗粒尺寸(10-100 nm)。 表面改性灵活:可在干燥过程中同步进行包覆(如 SiO₂、Al₂O₃)或化学改性,优化分散性和功能性。 连续化生产:适合大规模工业化生产,效率高且工艺稳定性强。 如需进一步了解特定工艺参数或设备选型,可参考相关文献(如《Journal of Colloid and Interface Science》中纳米粉体干燥技术研究)或工业案例。