目(mu)前，我(wo)國納(na)米二(er)氧化(hua)钛(TiO2)的(de)制備(bei)技術(shu)己相(xiang)當成(cheng)熟。二(er)氧化(hua)⭐钛制(zhi)備方(fang)法有(you)很多(duo)，主要(yao)有硫(liu)酸法(fa)、氯化(hua)法、四(si)氯🌈化(hua)钛液(ye)相水(shui)解法(fa)、四氯(lü)化钛(tai)氫氧(yang)焰法(fa)(火焰(yan)氣🚩相(xiang)沉積(ji)⚽法)和(he)钛醇(chun)鹽水(shui)解法(fa)等。其(qi)中工(gong)業上(shang)常用(yong)的是(shi)硫酸(suan)法和(he)氯化(hua)法。
對(dui)二氧(yang)化钛(tai)的研(yan)究大(da)多都(dou)停留(liu)在耐(nai)候性(xing)、光催(cui)化性(xing)能、複(fu)合材(cai)料等(deng)的研(yan)究上(shang)，對納(na)米TiO2在(zai)特種(zhong)紙上(shang)的研(yan)究較(jiao)匮乏(fa)。另外(wai)，納🏒米(mi)TiO2不易(yi)在非(fei)極性(xing)介質(zhi)中分(fen)散，在(zai)極性(xing)介質(zhi)中易(yi)凝聚(ju)直接(jie)影響(xiang)到了(le)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)自身(shen)優♉異(yi)性能(neng)的發(fa)揮。因(yin)此亟(ji)需解(jie)決✨納(na)米二(er)氧化(hua)钛分(fen)散性(xing)問題(ti)。
1納米(mi)TiO2的特(te)性
1.1殺(sha)菌功(gong)能
納(na)米級(ji)二氧(yang)化钛(tai)具有(you)高光(guang)活性(xing)，運用(yong)到了(le)強光(guang)殺菌(jun)技術(shu)[1-3]。實驗(yan)證明(ming)，以0.1mg/cm3濃(nong)度的(de)銳钛(tai)型納(na)米TiO2可(ke)徹底(di)地殺(sha)死惡(e)性海(hai)拉細(xi)胞㊙️，而(er)且随(sui)着超(chao)氧化(hua)物歧(qi)化酶(mei)(SOD)添加(jia)量的(de)🍓增多(duo)，TiO2光催(cui)化殺(sha)死癌(ai)細胞(bao)的效(xiao)率也(ye)提高(gao)[4]。對㊙️枯(ku)草杆(gan)菌黑(hei)色變(bian)種芽(ya)孢、綠(lü)膿㊙️杆(gan)菌、大(da)腸杆(gan)菌、沙(sha)門🚶♀️氏(shi)菌、牙(ya)枝菌(jun)和曲(qu)黴的(de)殺滅(mie)率均(jun)達到(dao)98%以上(shang)。
1.2防紫(zi)外線(xian)功能(neng)
納米(mi)TiO2既能(neng)吸收(shou)紫外(wai)線，又(you)能反(fan)射、散(san)射紫(zi)外線(xian)，還能(neng)透☔過(guo)可見(jian)光，是(shi)性能(neng)優越(yue)、極有(you)發展(zhan)前途(tu)的物(wu)理屏(ping)蔽型(xing)的紫(zi)外線(xian)防護(hu)㊙️劑。納(na)米二(er)氧化(hua)钛由(you)于粒(li)徑小(xiao)，活性(xing)大，既(ji)能反(fan)射、散(san)射紫(zi)外線(xian)，又能(neng)吸收(shou)紫外(wai)線，從(cong)而對(dui)紫外(wai)線有(you)更強(qiang)🧑🏽🤝🧑🏻的阻(zu)隔能(neng)力。與(yu)同樣(yang)劑量(liang)的一(yi)💁些有(you)機紫(zi)外線(xian)防護(hu)劑相(xiang)比，納(na)米二(er)氧化(hua)钛在(zai)紫外(wai)區的(de)吸收(shou)峰更(geng)高，不(bu)像有(you)機紫(zi)外線(xian)防護(hu)劑那(na)樣隻(zhi)單一(yi)對UVA或(huo)UVB有吸(xi)收，更(geng)重要(yao)的是(shi)它還(hai)是廣(guang)譜屏(ping)蔽劑(ji)🌈[5]。二氧(yang)化钛(tai)可以(yi)吸收(shou)能量(liang)高于(yu)420nm的紫(zi)外而(er)⛷️以激(ji)發二(er)氧化(hua)钛晶(jing)體結(jie)構中(zhong)内層(ceng)電子(zi)的躍(yue)遷。利(li)用納(na)米TiO2的(de)透明(ming)性和(he)紫外(wai)線吸(xi)收能(neng)力還(hai)可用(yong)作食(shi)品包(bao)裝膜(mo)📱、油墨(mo)、塗料(liao)、紡織(zhi)制品(pin)和塑(su)🚶♀️料填(tian)充劑(ji)，可以(yi)替代(dai)有機(ji)紫外(wai)線吸(xi)收劑(ji)，用于(yu)塗料(liao)中可(ke)提高(gao)塗料(liao)耐老(lao)化能(neng)力。
1.3自(zi)清潔(jie)功能(neng)
納米(mi)TiO2具有(you)很強(qiang)的"超(chao)親水(shui)性"，在(zai)它的(de)表面(mian)不易(yi)形成(cheng)水珠(zhu)，而且(qie)納米(mi)TiO2在可(ke)見光(guang)照射(she)下可(ke)以對(dui)碳氫(qing)化合(he)物作(zuo)用。利(li)用這(zhe)樣一(yi)個效(xiao)應可(ke)以在(zai)玻璃(li)、陶瓷(ci)和瓷(ci)磚的(de)表面(mian)塗上(shang)一層(ceng)納♊米(mi)TiO2薄層(ceng)，利用(yong)氧🌂化(hua)钛的(de)光催(cui)化反(fan)應就(jiu)可以(yi)把吸(xi)附在(zai)氧化(hua)㊙️钛表(biao)面的(de)有機(ji)污染(ran)物分(fen)解爲(wei)CO2和O2，同(tong)剩餘(yu)的無(wu)機物(wu)一起(qi)可被(bei)雨水(shui)沖刷(shua)🌂幹淨(jing)，從而(er)實現(xian)自清(qing)潔功(gong)能。日(ri)☂️本已(yi)有在(zai)實驗(yan)室研(yan)制成(cheng)功自(zi)潔瓷(ci)磚，這(zhe)種新(xin)産品(pin)的表(biao)面上(shang)有一(yi)薄層(ceng)納米(mi)TiO2薄膜(mo)，任何(he)粘污(wu)在表(biao)面上(shang)的物(wu)質🔞，包(bao)括油(you)污、細(xi)菌在(zai)光的(de)照射(she)下，由(you)于納(na)米TiO2的(de)催化(hua)作用(yong)，可以(yi)使這(zhe)些碳(tan)氫化(hua)合物(wu)進一(yi)步氧(yang)🆚化變(bian)成氣(qi)體或(huo)者很(hen)容易(yi)被擦(ca)掉的(de)物質(zhi)。納米(mi)TiO2光催(cui)化作(zuo)用使(shi)得高(gao)層建(jian)築的(de)👈玻璃(li)、廚房(fang)易粘(zhan)油污(wu)的瓷(ci)磚、汽(qi)車後(hou)視鏡(jing)及前(qian)窗玻(bo)👉璃的(de)保潔(jie)💚都可(ke)以輕(qing)松地(di)進行(hang)。
2.1納(na)米TiO2分(fen)散機(ji)理
胡(hu)傑等(deng)[6]發現(xian)在納(na)米二(er)氧化(hua)钛的(de)水分(fen)散體(ti)系中(zhong)，主要(yao)是範(fan)德華(hua)力、靜(jing)電排(pai)斥作(zuo)用力(li)、因吸(xi)附層(ceng)而産(chan)生的(de)位🥰阻(zu)效應(ying)等。另(ling)外，納(na)米二(er)氧化(hua)钛的(de)分散(san)機理(li)還㊙️可(ke)以從(cong)🍉雙電(dian)子層(ceng)理論(lun)解釋(shi)。雙㊙️電(dian)子層(ceng)理論(lun)是指(zhi)微粒(li)的内(nei)部💋稱(cheng)爲微(wei)粒🐅核(he)一般(ban)帶負(fu)電荷(he)形🌈成(cheng)一個(ge)負👨❤️👨離(li)子層(ceng)，其外(wai)部由(you)于電(dian)性吸(xi)引而(er)形成(cheng)一個(ge)正離(li)子✍️層(ceng)(反離(li)子層(ceng)🛀包括(kuo)非活(huo)動性(xing)離子(zi)層和(he)擴散(san)層)，合(he)稱爲(wei)雙電(dian)層。該(gai)理論(lun)一般(ban)情🧑🏽🤝🧑🏻況(kuang)下是(shi)依靠(kao)調節(jie)PH值或(huo)是✂️加(jia)入電(dian)解質(zhi)，使粒(li)子表(biao)面産(chan)生電(dian)荷，以(yi)增大(da)雙電(dian)層厚(hou)度和(he)顆粒(li)表面(mian)的電(dian)位值(zhi)，使顆(ke)粒之(zhi)間産(chan)生排(pai)斥力(li)，從而(er)實現(xian)顆粒(li)的分(fen)散性(xing)。
2.2pH值對(dui)納米(mi)TiO2分散(san)性的(de)影響(xiang)
2.3電解(jie)質對(dui)納米(mi)TiO2分散(san)性的(de)影響(xiang)
納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)的分(fen)散性(xing)與電(dian)解質(zhi)有關(guan)。納米(mi)二氧(yang)化🈲钛(tai)在純(chun)水作(zuo)爲分(fen)散劑(ji)時，分(fen)布不(bu)均勻(yun)是由(you)于粒(li)子間(jian)靜電(dian)吸引(yin)而導(dao)🍉緻的(de)💞。而研(yan)究表(biao)明當(dang)有機(ji)溶劑(ji)作分(fen)散劑(ji)的水(shui)溶液(ye)中，納(na)米二(er)氧化(hua)钛分(fen)散性(xing)較好(hao)🏃🏻♂️。任夕(xi)娟等(deng)🏒[9]通過(guo)實驗(yan)證明(ming)電解(jie)質離(li)子價(jia)🐪越高(gao)，凝集(ji)作用(yong)越強(qiang)，及少(shao)量電(dian)解質(zhi)也會(hui)使分(fen)散液(ye)凝集(ji)。因此(ci)🈲在平(ping)時的(de)使用(yong)、保存(cun)中應(ying)避免(mian)無機(ji)鹽的(de)混入(ru)和附(fu)🙇🏻着。
2.4表(biao)面活(huo)性劑(ji)對納(na)米TiO2分(fen)散性(xing)的影(ying)響
高(gao)分子(zi)類表(biao)面活(huo)性劑(ji)可以(yi)通過(guo)氫鍵(jian)、範德(de)華力(li)、靜電(dian)👄吸引(yin)力可(ke)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)産生(sheng)吸附(fu)。例如(ru)分子(zi)鏈較(jiao)長的(de)(聚✊丙(bing)烯酰(xian)胺PAM、聚(ju)甲基(ji)丙烯(xi)酸PMAA等(deng))可以(yi)提供(gong)空♌間(jian)位阻(zu)屏蔽(bi)，從而(er)阻礙(ai)㊙️納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)顆粒(li)的團(tuan)聚。但(dan)是加(jia)入高(gao)分子(zi)表面(mian)活性(xing)劑☎️的(de)量需(xu)要嚴(yan)格把(ba)控，否(fou)則會(hui)适得(de)其反(fan)。
複配(pei)型表(biao)面活(huo)性劑(ji)對二(er)氧化(hua)钛分(fen)散性(xing)效果(guo)較好(hao)。離🌏子(zi)型❗表(biao)面🔞活(huo)性劑(ji)和非(fei)離子(zi)型表(biao)面活(huo)性劑(ji)在溶(rong)💰液中(zhong)🈲混合(he)已形(xing)成膠(jiao)團，非(fei)離子(zi)表面(mian)活性(xing)劑分(fen)子插(cha)入膠(jiao)團後(hou)，使得(de)原有(you)的離(li)子型(xing)表面(mian)活性(xing)劑的(de)“離子(zi)頭”間(jian)的電(dian)性排(pai)斥力(li)減弱(ruo)，使得(de)混合(he)溶液(ye)中的(de)CMC下降(jiang)🌐[10]。
2.5分散(san)設備(bei)對納(na)米TiO2分(fen)散性(xing)的影(ying)響
3納米(mi)TiO2在制(zhi)漿造(zao)紙中(zhong)的應(ying)用
3.1功(gong)能紙(zhi)制備(bei)中的(de)應用(yong)
日本(ben)早前(qian)開發(fa)出一(yi)種添(tian)加納(na)米二(er)氧化(hua)钛的(de)功能(neng)紙，該(gai)🏒産品(pin)具🏃♂️有(you)光催(cui)化功(gong)能，可(ke)用于(yu)包裝(zhuang)用紙(zhi)和室(shi)内裝(zhuang)潢用(yong)壁紙(zhi)🏃。該類(lei)功能(neng)紙可(ke)以有(you)效吸(xi)收甲(jia)醛、苯(ben)、氨氣(qi)等有(you)害氣(qi)體。河(he)北麥(mai)森钛(tai)白粉(fen)有限(xian)公司(si)開發(fa)🚶♀️了高(gao)耐候(hou)、耐磨(mo)的裝(zhuang)飾原(yuan)紙，對(dui)用于(yu)裝飾(shi)原紙(zhi)的填(tian)料進(jin)行了(le)改進(jin)，改進(jin)後的(de)填料(liao)産品(pin)兼具(ju)有機(ji)/無機(ji)三維(wei)互穿(chuan)網絡(luo)結構(gou)，既具(ju)有無(wu)機的(de)剛性(xing)很耐(nai)磨性(xing)，大幅(fu)度提(ti)⭕高了(le)紙張(zhang)的綜(zong)合性(xing)能。将(jiang)納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)用🚶在(zai)一般(ban)紙品(pin)上，例(li)如衛(wei)生紙(zhi)，食品(pin)包🏃🏻裝(zhuang)紙等(deng)還具(ju)🥵有殺(sha)菌的(de)📱功效(xiao)[11-27]。
3.2造紙(zhi)濕部(bu)中的(de)應用(yong)
造紙(zhi)濕部(bu)其化(hua)學實(shi)質是(shi)一種(zhong)表面(mian)與膠(jiao)體化(hua)學。造(zao)📐紙濕(shi)部🌍配(pei)料中(zhong)許多(duo)組份(fen)結構(gou)都非(fei)常小(xiao)，因此(ci)引入(ru)特殊(shu)的納(na)米級(ji)組分(fen)，可以(yi)在很(hen)大程(cheng)度上(shang)提高(gao)其抄(chao)紙效(xiao)果💯[14]。
納(na)米二(er)氧化(hua)钛在(zai)造紙(zhi)濕部(bu)中做(zuo)助留(liu)助濾(lü)劑，具(ju)有🌏良(liang)好的(de)助留(liu)🌈助濾(lü)劑效(xiao)果。其(qi)次，由(you)于其(qi)優異(yi)的性(xing)能♋，還(hai)可以(yi)高效(xiao)抑制(zhi)DCS有害(hai)物質(zhi)對白(bai)水的(de)污染(ran)破壞(huai)。
造紙(zhi)工業(ye)中二(er)次纖(xian)維中(zhong)油墨(mo)粒子(zi)對紙(zhi)的影(ying)響非(fei)常大(da)。脫墨(mo)的方(fang)法有(you)浮選(xuan)和洗(xi)滌兩(liang)種，工(gong)業上(shang)多用(yong)☂️前者(zhe)🔞，因爲(wei)其對(dui)大粒(li)子油(you)墨的(de)脫去(qu)更有(you)效。由(you)于納(na)米二(er)氧化(hua)钛具(ju)✌️有正(zheng)電性(xing)和大(da)比表(biao)面積(ji)，對二(er)次纖(xian)維中(zhong)油墨(mo)粒子(zi)具有(you)高效(xiao)的浮(fu)選作(zuo)用。在(zai)浮選(xuan)過程(cheng)中加(jia)入納(na)米二(er)氧化(hua)钛還(hai)可以(yi)一定(ding)程📱度(du)去除(chu)廢紙(zhi)漿中(zhong)的膠(jiao)黏物(wu)。
3.4造紙(zhi)廢水(shui)處理(li)中的(de)應用(yong)
制漿(jiang)造紙(zhi)廢水(shui)主要(yao)包括(kuo)蒸煮(zhu)廢液(ye)、洗漿(jiang)廢水(shui)、抄紙(zhi)廢水(shui)🌈等。這(zhe)些廢(fei)液中(zhong)主要(yao)含大(da)量木(mu)質素(su)以及(ji)各種(zhong)酚類(lei)有機(ji)化合(he)🤞物。而(er)光催(cui)化氧(yang)化可(ke)以處(chu)理造(zao)紙廢(fei)水，還(hai)可以(yi)降解(jie)木素(su)和酚(fen)類物(wu)質，完(wan)全消(xiao)除毒(du)性。同(tong)時對(dui)于造(zao)紙廢(fei)水中(zhong)有毒(du)且難(nan)被生(sheng)物降(jiang)解的(de)有機(ji)💯物也(ye)有很(hen)好的(de)降解(jie)作用(yong)。利用(yong)納米(mi)二♋氧(yang)化钛(tai)處理(li)造紙(zhi)廢水(shui)，可以(yi)使其(qi)達到(dao)标準(zhun)排放(fang)量，極(ji)大程(cheng)度減(jian)少對(dui)環境(jing)的污(wu)染。
展(zhan)望
納(na)米二(er)氧化(hua)钛是(shi)一種(zhong)優異(yi)的無(wu)機精(jing)細化(hua)工材(cai)料。影(ying)響納(na)米二(er)氧化(hua)钛分(fen)散性(xing)的因(yin)素很(hen)多，諸(zhu)如表(biao)面活(huo)性劑(ji)、pH值🙇🏻、電(dian)解質(zhi)等等(deng)，需要(yao)我們(men)去做(zuo)進一(yi)步的(de)探索(suo)，将納(na)米二(er)氧化(hua)钛的(de)利用(yong)率💰達(da)到最(zui)佳。目(mu)前，我(wo)國大(da)力倡(chang)導綠(lü)色可(ke)持續(xu)發展(zhan)，納米(mi)二氧(yang)化钛(tai)以其(qi)殺菌(jun)消毒(du)、高效(xiao)自潔(jie)、光催(cui)化💁能(neng)、廢水(shui)處理(li)等功(gong)能在(zai)制漿(jiang)造紙(zhi)以及(ji)功🌍能(neng)紙的(de)應用(yong)和㊙️發(fa)展中(zhong)具有(you)廣闊(kuo)的前(qian)景。
