爆炸法制备氧化钛安全工艺及性能表征研究(2)
3.3.3 高温处理 10
3.4 样品表征 10
3.4.1 X射线衍射表征 10
3.5 实验结果与分析 10
3.5.1 XRD表征结果与分析 10
3.5.2 SEM表征结果与分析 10
3.6 小结 10
4 总结与展望 10
4.1 实验结论 10
4.2 实验展望 10
4.2.1 设计中的不足 10
4.2.2 未来的工作开展 10
致谢 10
参考文献 10
1 引言
1.1 研究背景
氧化钛又称钛白粉，化学式为TiO2。白色疏松粉末，氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度，密度，介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。
氧化钛是1821年被发现的，但是直到1916年才开始被作为白色染料进行商业生产[1]。工业中生产氧化钛微粉主要是以金红石矿，锐钛矿，板钛矿，钛铁矿以及钛渣为原料合成的。1972年，Fujishima和Honda率先报道了用氧化钛作为光催化剂制备氢气的研究[2-4]。当时正值能源危机，利用太阳能制备氢气来缓解能源危机具有重大的实用意义，因此引起了学术界的广泛关注。1997年，Wang等[5]发现氧化钛表面的的抗雾和自洁净功能。
自此，从钛白颜料开发，延伸到木器保护漆，太阳能电池，食品包装，环境光催化剂，抗菌纤文，汽车高档面漆，感光材料，透明涂料，化妆品防晒剂和自洁净功能材料等诸多领域。有关氧化钛的开发与应用技术的研究也不断地迅猛发展。
在种类繁多的氧化物催化剂中，二氧化钛具有较高的热稳定性，化学稳定性，以及优良的光学，力学性能，并且二氧化钛自身性质稳定，对环境不会产生二次污染，最近几年在环境保护产品中，如抗菌材料，水的消毒净化，空气净化，等方面，具有较高光催化活性的氧化物光催化剂在上述应用中展现出很大的潜力。
氧化钛具有导热性好，吸收紫外线能力强，分散性好，磁性强等特性。氧化钛用于涂料中可制成特殊防紫外线产品，如汽车，轮船面漆的防老化剂和防紫外线伞等，在涂料领域具有广阔的应用前景。氧化钛还是陶瓷电容器中不可缺少的材料。氧化钛因为具有安全无毒，消色力高，屏蔽紫外线，透明度高等优异性能，已经越来越受到国内外化妆品配方设计师的青睐，成为高档化妆品中最重要和用量最大的无机添加剂。氧化钛还应用于树脂油墨着色剂，硅橡胶增补剂，固体润滑剂的添加剂。在磁性材料，浅色导电材料，抗紫外吸收剂等许多领域都有广泛的应用。
此外，氧化钛具有气敏，湿敏等特殊性能，例如它对一氧化碳，氢气以及氧气等非常敏感，因此能够用于制造气敏器件[6-7]。氧化钛还可以应用于光学增益体系中，制成了一种称为“激光涂料”的新型发光材料[8]。利用纳离子掺杂的氧化钛分别对双马来酞亚胺，马来酞亚胺的液相聚合反应具有明显的催化作用，而且反应后剩余在聚合物中氧化钛对聚合产物多项力学性能的改善起到较理想的促进作用[9]。
氧化钛理化性质有以下几个：（一），晶体结构特性:氧化钛(TiO2)有：金红石相(Rutile)，锐钛矿相(Anatase)和板钛矿相(Brookite)等三种晶体结构[9]。这些晶体的基本结构组成单元都是TiO6八面体。晶体结构的差别主要是TiO6八面体如何连接的。锐钛矿实际上可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿结构是由TiO6八面体共顶点且共边组成。因此金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构。（二），光电转换特性：由于氧化钛多孔电极表面吸附的染料分子数是普通电极表面所能吸附的染料分子数的50倍，而且每个染料分子都与氧化钛分子直接作用，因而它具有优异的光吸收和光电转换特性。1991年，Gratzel等[10]报道了经三双毗咤合钉[Ru(dcbPy)32+]染料敏化的氧化钛太阳能电池的卓越性能。（三），杂化磁性特性：磁性元素Fe，Co，Ni，V，Cr和Mn等掺杂氧化钛的研究多集中在改善催化活性方面。（四），紫外吸收特性：试验证明[11]，氧化钛是制备具有紫外线吸收能力的微粒复合到油漆,涂料，防晒霜,化妆品以及高聚物塑料等新型产品的添加剂之一。（五），随角异色特性：因为氧化钛具有强的吸收紫外线能力，能明显提高轿车漆的耐候性。建筑外墙涂料中添加适量的氧化钛，也可将乳胶漆的耐候性提高到一个新的等级。