納米二氧化鈦主要有兩種結(jié)晶形態(tài):銳鈦型(Anatase)和金紅石型(Rutile)。金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩(wěn)定而致密,有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率,其遮蓋力和著色力也較高。而銳鈦型二氧化鈦在可見光短波部分的反射率比金紅石型二氧化鈦高,帶藍(lán)色色調(diào),并且對紫外線的吸收能力比金紅石型低,光催化活性比金紅石型高。
納米二氧化鈦的應(yīng)用
(1)光催化特性的應(yīng)用
日常生活中產(chǎn)生的汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)等帶來的氮氧化物和硫化物多種氣體,對空氣帶來很多環(huán)保問題,對TiO2而言,其光催化作用可以將這些造成污染的氣體氧化,然后在降雨過程中除去,達到凈化空氣的目的。由于在紫外光照射下,TiO2表面形成的羥基自由基可以破壞有機物質(zhì),參與細(xì)胞膜的脂質(zhì)氧化過程,待細(xì)胞膜被降解后,進一步對細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)等產(chǎn)生降解作用,因此TiO2也具有抗菌作用,抗菌時間長且安全無毒,被廣泛應(yīng)用在抗菌陶瓷、抗菌涂料中。
(2)紫外線屏蔽特性的應(yīng)用
納米TiO2顆粒因粒徑較小,能級帶隙寬度位于紫外區(qū),因此對紫外線具有散射和吸收性能,使其可以作為紫外線屏蔽劑加入化妝品、塑料和涂料中,起到美白防曬、提高耐老化和耐候性的作用。
(3)高折射率特性的應(yīng)用
TiO2因具有高折射率和良好的熱穩(wěn)定性等特點,是制備高折射率納米復(fù)合材料常用的無機組分,高折射率納米復(fù)合材料結(jié)合有機基體和無機組分的特性,不僅具有優(yōu)異的光學(xué)性能,還可以提高有機發(fā)光二極管光提取效率,在顯示照明、抗反射涂層和光學(xué)透鏡等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
(4)其他應(yīng)用
太陽能作為世界上取之不盡的清潔能源,研究對太陽能的利用可以有效應(yīng)對能源短缺的問題。納米TiO2不僅具有合適的禁帶寬度,而且光電化學(xué)穩(wěn)定性良好、制作工藝簡單,可以作為電子收集和傳輸材料。近年來,鈣鈦礦太陽能電池憑借制造成本低和效率高等優(yōu)點,在太陽能電池研究領(lǐng)域受到極大的關(guān)注。在鈣鈦礦太陽能電池中,納米TiO2通常用于制作空穴阻擋層和電子傳輸層。
小結(jié): 納米二氧化鈦不同于粒徑為200–400nm的顏料級鈦白粉,由于其顆粒粒徑小于100nm,具有一般納米材料的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等效應(yīng),因此,納米二氧化鈦擁有優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和物理化學(xué)等性能。近年來隨著研究的深入,納米二氧化鈦的獨特性能得到廣泛的關(guān)注和開發(fā),在涂料、塑料、化妝品和電池等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。
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