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纳米钛晶板图相
纳米钛晶板图相
纳米钛白粉的制备方法---钛醇盐气相热解法及气相氧化法
2019-02-13 10:12:38
一、钛醇盐气相热解法
该工艺以钛醇盐为质料，将其加热气化，用氮气、氦气或氧气作载气，把钛醇盐蒸气预热分化炉，进行热分化反响。其反响式如下：
nTi(OC4H9)4(g)===nTiO2(s)+2nH2O(g)+4nC4H8(g)
日本出光兴产株式会社使用钛醇盐气相热解法出产球形非晶型的TiO2，这种纳米TiO2能够用作吸附剂、光催化剂、催化剂载体和化状品等。据称，为进步分化反响速率，载气中最好含有水蒸气，分化温度以250~350℃为适宜，钛醇盐蒸气在热分化炉中的停留时间为0.1~10s，其流速为10~1000mm/s，体积分数为0.1%~10%；为进步所生成纳米TiO2的耐候性，可向热分化炉中一起导入易挥发的金属化合物(如铝、锆的醇盐)蒸气，使纳米TiO2粉体制备和无机表面处理一起进行，该工艺的最大缺陷是质料本钱较高，产品中残炭含量高，难以组成纯金红石型的纳米TiO2。 二、钛醇盐气相氧化法
将钛醇盐蒸气导入反响器与氧气反响，因为饱满蒸气压的原因，反响前体一般选用钛酸民丙醇酯(TTIP).
Arabi-Katbi等以TTIP为质料，研讨了火焰的方位和结构对组成纳米TiO2的影响。预混合反响器的方位首要影响停留时间，对晶型组成、颗粒尺度有必定影响，但对粒子的描摹影响不大。在层流分散焰反就器中组成纳米TiO2反响器的混合办法和火焰结构能够有用操控产品的均匀原始粒径(10~50mm)和晶型组成(金红石型的质量分数为6%~50%)。为增大粒径和进步产品的金红石型含量，能够经过添加气体的流量而进步反响温度来完结。
气相组成纳米TiO2的办法，除上述几种以外，还有低温等离子体化学法、激光化学反响法、金属有机化合物气相堆积法、强光离子束蒸法、乳液焚烧法等，尽管这些气相法制得的纳米TiO2粉体纯度高，粒径散布窄，分散性好，聚会少，表面活性大，反响速率快，能完结接连化出产。可是气相法反响在高温下瞬间完结，要求反响物在极短的时间内到达微观上的均匀混合，对反响器的型式、设备的原料、加热办法、进料办法均有很高的要求，加之出产本钱高。因而使用价值不大。在上述各种办法中，TiCl4气相氧化法因为经济、环保和出产工艺的柔性而最具竞争力。
纳米钛白粉的制备方法---钛醇盐气相水解法
2019-01-25 15:50:14
该工艺是将钛醇盐气化成蒸气或经喷嘴雾化成微小的液滴，然后与水蒸气反应，可以用来合成单分散的球形纳米TiO2。由于反应温度不高，所制备的纳米TiO2通常为非晶型或锐钛型，如要得到金红石型纳米TiO2，还需要经过高温煅烧。其反应式如下：
nTi(OR)4(g)+4nH2O(g)===nTi(OH)4(s)+4nROH(g)
nTi(OH)4(s)===nTiO2·H2O(s)+nH2O(g)
nTiO2·H2O(s)===nTiO2(s)+nH2O(g)
胡黎明等用低温氮气冷激高温氮气携带的Ti(OC4H9)4蒸气，形成亚微米级的液滴，再与水蒸气反应，在较低温度下合成了纯度高且单分散性好的纳米TiO2粒子，将上述过程分解为混合段和反应段，导出表征颗粒成核与生长的全混反应器串级模型。该模型较好地解释了实验现象和结果，理论预测和实验研究表明，产物颗粒的粒径与反应器中流动、混合状况及反应体系的热力学性质有关。
日本曹达株式会社和出光兴产株式会社利用氮气、氦气和空气除为载气，把钛醇盐蒸气分别导入反应器的反应区，进行瞬间混合和快速水解反应。通过改变反应区中各种蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反应温度来调节纳米TiO2的粒径和粒子形状。这种制备工艺可以获得平均原始粒径为10~150mm，比表面积为50~300m2/g的非晶型纳米TiO2。如果将钛醇盐蒸气、水蒸气和有机表面处理剂一起导入反应器，在钛醇盐蒸气气相水解、形成纳米TiO2以后，可以对TiO2粒子再进行有机表面处理，制备的纳米TiO2可用于油漆、高分子材料催化剂等领域。这种工艺的特点是操作温度低，能耗小，对材质要求不是很高，并且可以连续化生产。缺点是原料成本高，不能直接合成金红石型纳米TiO2。
纳米钛白粉粉体生产方法--气相法与液相法比较
2019-02-15 16:44:47
点评纳米钛制备办法主要有以下标准： ①粒子纯度及表面清洁度高； ②粒子粒径巨细和散布是否可控； ③粒子几许形状均一，晶相稳定性好； ④聚会程度低，即分散性好； ⑤本钱低，便于大规模出产。 气相法反响速度快，能完结接连化出产，并且制作的纳米钛粉体纯度高、分散性好、聚会少、表面活性大，产品特别适用于精密陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反响在高温下瞬间完结，要求反响物料在极短的时间内到达微观上的均匀混合，对反响器的型式、设备的质料、加热方法、进料方法均有很高的要求。现在气相法在我国还处于小试阶段，欲到达工业化出产，还要处理一系列工程问题和设备采制问题。一旦我国可以运用气相法进行批量出产纳米钛，则将是我国纳米技能的一大前进。 液相法出产纳米钛，其长处是质料来历广泛、本钱较低、设备简略、便于大规模出产。可是液相法易形成物料部分浓度过高，粒子巨细、形状不均，并且因为超细钛粒子细微，比表面积大，表面能极高，枯燥和锻烧进程易引起粒子间的聚会，特别是硬聚会，使产品的分散性变差，影响产品的运用作用和使用规模。液相法可引人均相沉积、微乳和高温水热技能来操控粒径的巨细和粒度的散布；还可引进冷冻枯燥、共沸蒸馏、超临界枯燥和表面处理等技能来削减颗粒之间的聚会。咱们以为只需严格操控工艺条件，就可以制得粒径小、粒度散布窄、分散性好的纳米钛粉体，液相法中以TiOSO4和TiCl4液相中和水解法或加热水解法最有发展潜力，应加大研讨开发的力度和深度。 现在，世界上超细钛的研讨方向如下： ①怎么经过表面处理，减轻纳米超细钛的聚会，进步其分散性，拓展产品使用领域，这是纳米钛燃眉之急； ②怎么对粒子巨细、形状进行有用的操控。 国外超细钛系列产品的商场价格一般为30如果40万元／吨，而普通钛的价格只要1.4如果2.1万元／吨，可见超细钛技能的附加值很高。我国钛矿资源丰富，应抓住机遇，以降低本钱、进步产品分散性和表面改性为要点，开发合适我国的纳米钛。 某品牌纳米钛质量检测数据如下图所示。[next] 下表为国外纳米钛的功能。
纳米钛白粉晶型结构对抗菌性能的影响
2019-02-15 16:44:47
用做光催化的钛主要有两种晶型：锐钛型和金红石型，其间锐钛型的催化活性较高。锐钛型的质量密度（3.849g/cm3)略小于金红石型（4.250g/cm3），其带隙能3.2eV,略大于金红石型（3.0eV）。金红石型钛对氧气的吸附才能较差，比表面积较小，因而光生电子和空穴简单复合，催化活性受到影响，抗菌功能较低。如表所示，在其他物质成分完全相同条件下，增加金红石型钛的制品，其灭菌率(45.35％）远远低于增加等量锐铁型钛的制品的灭菌率(99.28％），证明了锐钛型钛的抗菌功能显着优于金红石型钛。
纳米钛白粉粉体的生产方法--液相法
2019-02-15 16:44:47
1.TiC14碱中和水解法 以氯化法钛厂的精制TiC14为质料，将其稀释到必定浓度后，加人碱性溶液进行中和水解，所得的二氧化钛水合物经洗刷、枯燥和锻烧处理后即得纳米钛产品。美国的Tioxide公司便使用这种办法组成针状金红石型纳米钛产品。日本原工业公司出产的TTO系列纳米钛产品或许也是使用这种办法出产的。 2. TiOSO4水解法 以TiOSO4为质料，将其配制成必定浓度的溶液后，进行碱中和水解或加热水解，构成的二氧化钛水合物经解聚、洗刷、枯燥处理后，依据不同的锻烧温度便得到不同晶型的纳米钛产品。这种工艺的杰出长处是质料来历广，产品的本钱较低；缺陷是工艺路线长，自动化程度低，各个工序的工艺参数需严格操控，不然难以得到涣散性较好的纳米钛产品。 3.钛醇盐水解法 该法为溶胶一凝胶法的一种，以钛醇盐为质料，经过水解和缩聚反响制得溶胶。再进一步缩聚得到凝胶。凝胶经枯燥、锻烧得到纳米钛。其反响如下： 这种工艺质料的纯度较高：整个进程不引入杂质离子，可经过严格操控工艺条件，制得纯度高、粒径小、粒度散布窄的纳米粉体，且产品质量安稳。缺陷是质料本钱高，枯燥、锻烧时凝胶体积缩短大，易形成纳米钛颗粒间的聚会。 4.水热组成法 近年来，将微波技能和电极埋弧等新技能引入水热法，组成了一系列纳米级陶瓷粉末，使水热法成为最有远景的纳米钛组成技能之一。其根本操作是：在内衬耐腐蚀材料的密闭高压釜中加人纳米钛的前驱体（充填度为60％～80％），按必定的升温速度加热，待高压釜达所需的温度值，恒温一段时刻，卸压后经洗刷、枯燥即可得到纳米级的钛。水热法为二氧化钛前驱体的反响、溶解、结晶供给了一种特殊的物理和化学环境。水热法制备的纳米钛粉体具有晶粒发育完好、原始粒径小、散布均匀、颗粒聚会较少的特色。特别是用水热法制备纳米钛，又或许防止为了得到金红石型钛而阅历的高温锻烧，然后有效地操控了纳米钛微粒间聚会和晶粒长大。水热法组成纳米钛的要害问题是设备要阅历高温、高压，因而对原料和安全要求较严，并且本钱较高。 5.胶溶一萃取法 胶溶一萃取法为相搬运法的一种，其化学原理为： 向TiOSO4水溶液中加人碱性水溶液，生成二氧化钛水合物沉积，再加酸使其变成带正电荷得通明溶胶。加人阴离子表面活性剂和十二烷基磺酸钠，使溶胶胶粒转化成亲油性的聚集体。然后加人有机溶剂，剧烈振动，使替换粒子转人有机相中，得到有机溶胶，再经回流、减压蒸馏和热处理即得纳米超细钛。用这种办法制得的纳米级超细钛涣散性好、通明度高，但工艺流程长，本钱高。 6. W/O微乳法 微乳法制备纳米级超细Ti02是近年来研讨较多的办法之一。微乳技能的要害是制备微观尺度均匀、可控、安稳的微乳液。微乳法有望制备单涣散的纳米钛微粉，但降低本钱和减轻聚会仍是微乳法需求处理的两大难题，估量使用微乳法工业出产纳米级超细钛还需阅历适当的时刻。
纳米钛白粉粉体的生产方法--气相法
2019-02-15 16:44:47
1. TiC14氢氧火焰水解法 该法与气相法出产白炭黑的原理相似，是将TiC14气体导人氢氧火焰中（700一1000℃）进行气相水解，其化学反响式： TiC14氢氧火焰水解法最早由德国迪高沙(Degussa )公司开发成功，并出产出纳米超细钛粉体的闻名牌号之一。此外，还有美国的卡博特公司和日本的Aerosil公司等选用这种办法出产超细钛粉体。选用这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型，产品纯度高（99.5％）、粒径小（21 nm）、表面积大、涣散性好、聚会程度较小，首要用于电子材料、催化剂和功用陶瓷等。这种制备工艺现已老练，近二十多年来已很少有这方面的专利申请。该工艺的特点是进程较短，自动化程度高。但因其进程温度较高，腐蚀严峻，设备质料要求较严，对工艺参数操控要求准确，因而产品成本较高，一般供应商难以承受。 2. TiCl4气相氧化法 这种办法与氯化法制作普通金红石型的原理相相似，仅仅工艺操控条件愈加杂乱和准确，其根本化学反响式： 施利毅、李春忠等使用N2带着TiC14蒸气，经预热到435℃后经套管喷嘴的内管进人高温管式反响器，O2经预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进人反响器，TiC14和O2在900-1400℃下反响，反响生成的纳米TiO2微粒经粒子捕集体系，完成气固别离。这种工艺现在还处于实验室小试阶段，该工艺的关键是要处理喷嘴和反响器的结构设计及钛粒子遇冷壁结疤的问题。这种工艺的长处是自动化程度高，能够制备出优质的粉体。 3.钛醇盐气相水解法 该工艺最早是由美国麻省理工学院开发成功的，能够用来出产单涣散的球形纳米钛，其化学反响式：
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日本曹达公司和出光兴产公司使用氮气、氦气或空气作为载气，将钛醇盐蒸气和水蒸气别离导入反响器的反响区，进行瞬间混合和快速水解反响；经过改动反响区内各种蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反响温度来调理纳米钛的粒径和粒子形状。这种制备工艺能够获得均匀原始粒径为10-150nm,比表面积为50-300m2/g的非晶型纳米钛。这种工艺的特点是操作温度低、能耗小，对采制要求不是很高，而且能够接连化出产。 4.钛醇盐气相分化法 该工艺以钛醇盐为质料，将其加热气化，用氮气、氦气或氧气作为载气将钛醇盐蒸气经预热后导入热分化炉，进行热分化反响。以钛酸丁酯为例： 日本出光兴产公司使用钛醇盐气相分化法出产球形非晶型纳米钛，这种纳米钛能够用做吸附剂、光催化剂、催化剂载体和化妆品等。据称，为进步分化反响速率，载气中最好含有水蒸气，分化温度以250-350℃为适宜，钛醇盐蒸气在热分化炉的停留时间为0.1-l0s，其流速为10-1000mm/s，体积分数为0.1％-10％；为进步所生成纳米钛的耐候性，可向热分化炉一起导入易挥发的金属化物（如铝、错的醇盐）蒸气，使纳米钛粉体制备和无机表面处理一起进行。
一张图看懂钛酸锂
2019-01-03 10:44:18
钛酸锂特点和性质
一张图看懂碳纳米管
2019-01-03 09:37:11
一张图看懂碳纳米管
物理气相沉积
2019-01-14 14:52:54
科技名词定义
中文名称： 物理气相沉积 英文名称： physical vapor deposition 其他名称： PVD法(PVD) 定义： 用物理方法(如蒸发、溅射等)，使镀膜材料汽化在基体表面，沉积成覆盖层的方法。 所属学科： 机械工程(一级学科) ；表面工程(二级学科) ；气相沉积(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 英文指"phisical vapor deposition" 简称PVD.是镀膜行业常用的术语. PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。 近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是较快的，它已经成为当今较先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀膜 ，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。 物理气相沉积（PVD） 物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。 离子镀是借助于惰性气体辉光放电，使镀料（如金属钛）气化蒸发离子化，离子经电场加速，以较高能量轰击工件表面，此时如通入CO2，N2等反应气体，便可在工件表面获得TiC,TiN覆盖层，硬度高达2000HV。离子镀的重要特点是沉积温度只有500℃左右，且覆盖层附着力强，适用于高速钢工具，热锻模等。
四氯化钛气相氧化工艺设备（三）
2019-02-15 14:21:16
（六）二氧化钛（中间半成品）脱氛 从布袋搜集下来的半成品二氧化钛吸附必定量的(0.1％一0.5％）的游离氯，微量的TiC14氯氧化物如TiOC12、Ti2O3C13等。这些杂质不脱除带人后处理会影响产品的白度，制漆时氯与树脂反响影响漆用功用，产品吸潮变黄，使设备的腐蚀严峻。工艺要求脱出二氧化钛粒子吸附的及其他氯化物。 脱氯的办法首要分为干法脱氯和湿法脱氯。 1.干法脱氯 干法脱氯首要为沸腾床脱氯。干法脱氯工艺流程如图10所示。 流化床通电加热，温度控制在400-500℃，吸附的氧化半成品从炉中间加人，炉底筛板吹入枯燥空气，使Ti02粉料流化被空气从Ti02粒子表面脱出进人空气中，稀释从气固混合流经旋风、布袋收尘器别离，气相进人碱淋洗塔净化。 脱氯后的料制浆经泵送到后处理涣散后砂磨。也有的把干料送入粉磨机磨成细粉。 这种办法工艺杂乱，设备繁复，耗能多，现在氯化法生产工艺已被筛选。 2.湿法脱氯 现在大型氯化法钛白的设备基本上都选用湿法脱氯。湿法脱氯工艺流程如图11所示。[next]
一般用的脱氯剂有焦钠(Na2S2O5),硫代硫酸钠（Na2S2O3）、（H202），脱氯反响式如下： （1）H202脱氯反响 2HC1（g)＋H202（I）===C12（g)＋2H2O（1） NaC1O（1）＋H202（1）===NaCl（1）＋O2（g）＋H20（1） （2）焦钠、硫代硫酸钠反响 C12＋H2O===HC1O（1）＋HCl NaOH＋HC1O===NaCIO＋H20 Na2S2O3（1）＋4C12（g)＋5H2O（1）=== Na2SO4（1）＋H2SO4（1）＋8HC1 NaOH＋HCl===NaCl＋H2O H2S04＋2NaOH===Na2S04＋2H20 Na2S203＋NaCIO十H2O===Na2S404＋2NaOH＋NaCl （3）Na2S03脱氯： Na2S205===Na2S03十S02 Na2S03＋Cl2===Na2S04＋2NaCl 脱氯反响首要是把具有较强氧化性的游离氯、次氯酸、次氯酸盐还原成安稳的氯化物如氯化钠，而钠、硫代硫酸钠、焦钠等脱氯剂被氧化成硫酸盐在后处理时很简略被洗去，不影响产品漆用功用。 （七）氧化尾气的循环运用 经过脉冲布袋别离后的氧化尾气大致成分见表2。表2 氧化尾气成分成分Cl2COCO2O2HClN2含量/%68~790.8~1.64~64~81~310~13
浓度很高一般回来氯化运用。回来运用最简洁的办法是直接运送到氯化工序运用，杜邦、美礼联等一些公司都是这样做的。条件是氧化炉的工作压力高，从氧化运送到氯化进程中通导才能大，阻力丢失小，无需加压可直接运用。因氧化尾气中含有4％-8％的氧气在氯化炉与碳反响放出热量，使氯化炉气的温度给后边TiC14的冷凝带来更多的困难。 此外，为防止氧化尾气直接用于氯化带来的热量、废气量大的缺陷，国外某公司运用低温TiCl4吸收氯的特色，运用TiC14在低温下吸收把与其他无用成分的气体分隔，然后将TiC14加热后吸收的释放出来，再经过加压以较纯的循环运用。 在TiCl4中的溶解度见表3.[next]表3 在TiCl4中的溶解度温度t/℃-2020406080100120含量/%56.728.116.310.16.754.713.272.27
尽管这样的工艺较为杂乱，但送到氯化工序的纯，不含氧气，能够进步氯化率，削减反响热，使TiCl4冷凝的工艺得到简化。 氧化尾气直接运送的管道因压力较高，其含HCl很简略液化腐蚀管线，在生产中运用衬四氟乙烯的钢管作用很好。 （八）晶粒细化剂参加 在氧化反响进程中为了得到产品均匀粒径0.25μm且粒径散布窄的产品，实验证明，必需要加人晶粒细化剂。细化剂多为碱金属盐类的水溶液。其中最经济、作用也非常好的晶粒细化剂是KCl。 晶粒细化剂加人流程如图12所示。
经过实践人们认识到氧化反响器首要应具有以下功用。 ①使与TiC14反响的氧气被加热到≥1180℃，并能完成使其气流成平稳轴向脉冲流。 ②使被加热到420一500℃的TiCl4气体能均匀、接连地径向喷人反响器内。 ③使轴向高温氧流与沿必定视点径向喷人的TiC14气流穿插，快速混合完成传热、传质同步开端反响，该视点与轴向成60°-90°角。 ④具有穿插混合气流升温胀大不向燃烧室返混的办法。 ⑤有牢靠的使TiC14喷口邻近及喷口下流反响器不结疤，及时冲刷除疤，确保反响器长周期运转的功用。 ⑥反响器中温度高达1450℃以上，有强腐蚀介质热氧及浓度≥65％（体积）的流，设备材料应具有耐腐蚀、耐高温的牲能和保护办法。 ⑦反响器结构上易腐蚀件易替换保护，结构简略。 ⑧反响器结构有利于高温悬浮气流快速脱离反响区进人冷却区。 依据以上功用的要求，氧化反响器的开发阅历了不断创新的进程，因此为满意反响器首要功用，各氯化法钛白生产厂研发了多种多样的氧化反响器，其技术创新推进着氯化法钛白的技术进步。
纳米银图片
