納米二氧化鈦是粒徑在 1-100 納米之間的二氧化鈦顆粒,具有獨特的光學(xué)、電學(xué)和催化性能,如光催化效應(降解有機物)、紫外線(xiàn)屏蔽能力(吸收 UV 光)和高分散性等。其性能隨粒徑、晶型(銳鈦礦、金紅石、板鈦礦)和表面改性程度而異。
納米二氧化鈦主要應用行業(yè)及案例
涂料與油漆行業(yè) 應用方向: 作為環(huán)保型光催化涂料,用于墻面、建材表面,降解甲醛、苯等污染物; 作為紫外線(xiàn)屏蔽劑,添加到汽車(chē)漆、木器漆中,提升耐候性和光澤度。
那艾儀器噴霧干燥機制備納米二氧化鈦
1案例: 工藝背景:傳統納米 TiO?在涂料中易團聚,影響分散性和性能。噴霧干燥法可通過(guò)控制粒徑和表面改性,提升相容性。 具體工藝: 前驅體制備:將鈦酸四丁酯(Ti (OC?H?)?)溶于乙醇 - 水混合液(含少量鹽酸調節 pH),形成溶膠,加入硅烷偶聯(lián)劑(如 KH-570)進(jìn)行表面改性,防止團聚。 噴霧干燥:采用離心式噴霧干燥機,進(jìn)風(fēng)溫度 200-250℃,霧化轉速 15000-20000 r/min,將溶膠霧化成微米級液滴,干燥后形成空心球形納米 TiO?顆粒(粒徑 50-80 nm)。 煅燒處理:將干燥產(chǎn)物在 500℃下煅燒 2 小時(shí),促進(jìn)銳鈦礦晶型形成,提升光催化活性。 應用效果:制得的納米 TiO?分散在丙烯酸樹(shù)脂中,制成的涂料對甲醛的 24 小時(shí)降解率達 92%,且漆膜透明度和附著(zhù)力優(yōu)于市售產(chǎn)品。
化妝品與個(gè)人護理行業(yè) 應用方向: 作為防曬劑添加到防曬霜、乳液中,利用其納米粒徑的量子效應實(shí)現高效紫外線(xiàn)屏蔽(UVB/UVA 吸收),同時(shí)避免傳統粉體的 “泛白” 問(wèn)題。 噴霧干燥機制備案例: 工藝背景:化妝品級納米 TiO?需滿(mǎn)足粒徑均勻、分散性好、無(wú)刺激性的要求,噴霧干燥法可精確控制顆粒尺寸和表面電荷。 具體工藝: 水相分散體制備:將鈦白粉粗品(金紅石型)與去離子水、分散劑(如聚丙烯酸鈉)混合,通過(guò)砂磨機研磨至初始粒徑小于1微米,形成穩定漿料(固含量 10-15%)。 噴霧干燥 - 表面包覆:采用壓力式噴霧干燥機,進(jìn)風(fēng)溫度 180-220℃,霧化壓力 5-10 MPa,將漿料霧化干燥。同時(shí),在干燥塔內通入含二氧化硅(SiO?)前驅體(如正硅酸乙酯)的蒸汽,實(shí)現 TiO?顆粒表面包覆 SiO?層(厚度 2-5 nm),降低光催化活性以避免皮膚刺激。 表面改性:干燥后顆粒用硬脂酸進(jìn)行疏水改性,提升在油相體系中的相容性。 應用效果:制得的納米 TiO?添加到 SPF50 + 防曬霜中,透光率(400-700 nm)>85%,紫外線(xiàn)吸收率>95%,且涂抹后無(wú)明顯白色殘留。
環(huán)保與水處理行業(yè) 應用方向: 作為光催化劑負載于載體(如活性炭、陶瓷),用于工業(yè)廢水處理,降解染料、農藥殘留等有機污染物。 噴霧干燥機制備案例: 工藝背景:傳統粉體光催化劑易流失,噴霧干燥法可將納米 TiO?均勻負載于多孔載體,提升重復利用率。 具體工藝: 載體漿料制備:將凹凸棒土(多孔黏土)與鈦酸四丁酯的乙醇溶液混合,加入聚乙烯醇(PVA)作為黏結劑,形成固含量 20-25% 的漿料。 噴霧干燥成球:使用那艾氣流式噴霧干燥機,進(jìn)風(fēng)溫度 280-320℃,霧化氣速 100-150 m/s,將漿料霧化成 300-500 μm 的球形顆粒,干燥過(guò)程中鈦酸四丁酯水解生成 TiO?納米顆粒(粒徑 30-60 nm),均勻附著(zhù)在凹凸棒土孔隙內。 高溫活化:干燥后顆粒在 600℃下煅燒 3 小時(shí),增強 TiO?與載體的結合力,并形成銳鈦礦 - 金紅石混晶結構,提升光催化效率。 應用效果:將該復合催化劑用于印染廢水處理,在紫外光照射下,對亞甲基藍的降解率在 2 小時(shí)內達 98%,且重復使用 5 次后活性保持率 > 90%。 噴霧干燥法制備納米 TiO?的關(guān)鍵優(yōu)勢 粒徑可控:通過(guò)調節霧化方式(離心式、壓力式)和干燥參數(溫度、流速),可精準控制顆粒尺寸(10-100 nm)。 表面改性靈活:可在干燥過(guò)程中同步進(jìn)行包覆(如 SiO?、Al?O?)或化學(xué)改性,優(yōu)化分散性和功能性。 連續化生產(chǎn):適合大規模工業(yè)化生產(chǎn),效率高且工藝穩定性強。 如需進(jìn)一步了解特定工藝參數或設備選型,可參考相關(guān)文獻(如《Journal of Colloid and Interface Science》中納米粉體干燥技術(shù)研究)或工業(yè)案例。