纳米二氧化钛的制备方法获得国家发明专利

 

2013年8月,经过国家专利局2年半时间严谨的验证与审核,明天纳米首创的?锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法?终于获得中国国家发明专利证书。这是明天纳米多年以来潜心于尖端科技研发的一个巨大成果,同时也标志着在纳米二氧化钛(光触媒)的工业化生产领域中国已达到了世界领先水平。

时间已到21世纪,人们的健康意识越来越强,大家都知道空气污染对健康的损害,都渴望有一种无毒副作用、而又能高效净化空气的环保健康产品。

上世纪70年代,科学家们发现纳米二氧化钛(光触媒)既环保又能有效净化空气。于是,全球众多的科学家都投入了纳米二氧化钛的研究,几十年来,纳米二氧化钛的生产工艺虽然在持续地进步,但在提高净化功效,同时降低生产成本方面一直却没有突破性的进步。

2010年,明天纳米生产的纳米二氧化钛(光触媒)终于横空出世。不但无毒丝毫副作用,而且能高效净化空气,同时大大降低了生产成本。

更重要的科技飞跃在于:明天纳米所生产的纳米二氧化钛(光触媒)已经可以由可见光激发。这是无数科学家梦寐以求的突破,而我们中国企业率先达到。

这是明天纳米为中国人民,也是为全人类所做出的巨大贡献。

 

本发明技术介绍

一、本发明的优点:

1、 粒径小,可控制,纳米二氧化钛(光触媒)粒子二次粒径为5-6纳米。

2、 晶型控制好,纳米二氧化钛(光触媒)粒子中锐钛矿型为100%。

生产过程无污染。

 

二、本发明的技术背景

    (一)本发明之前已有相关生产技术:

1、液相法(溶胶--凝胶法以)

   以钛醇盐[ Ti(OR)4]为原料 ,经过缩聚与水解过程,然后达到凝胶化 ,再通过干燥(低温)、 煅烧,最终生成纳米二氧化钛颗粒(TiO2)。

液相法生产的纳米二氧化钛(光触媒)的优缺点。

优点:粒径小、 纯度高、 粒径分布均匀。

确定:原料昂贵导致生产成本高,液相中的纳米二氧化钛(光触媒)颗粒难以收集,成品率低。

2、气相水解法

    利用氧气、氮气或就是空气作载气 ,用不同管道把水蒸汽和钛醇盐蒸汽(如TiCl4)同时导入反应釜 ,瞬间混合进行快速的水解反应。在反应过程中调节、控制两种蒸汽的浓度、输送速度、反应温度以及反应时间,便可得到不同晶型和不同粒径的纳米二氧化钛(光触媒)颗粒。

3、水热法

  水热法是以四氯化钛(TiCl4), 硫酸氧钛(TiOSO4)或其他钛醇盐[Ti(OR)4]做原料,在高压高温条件下在水溶液中合成纳米二氧化钛(光触媒)。

4、水解法

水解法是以钛醇盐[Ti(OR)4]或四氯化钛(TiCl4)做原料 ,经过①水解,②中和,③洗涤,④干燥,⑤焙烧等工艺制成纳米二氧化钛(TiO2)。

该工艺生产的纳米二氧化钛(光触媒)粒径分布均匀、产品纯度高;但该工艺的缺点是反应速度极快,过程难控制,而且耗能大,成本高,因此该工艺难以应用于工业化生产。

5、化学沉淀法

化学沉淀法是在四氯化钛(TiCl4), 硫酸氧钛(TiOSO4)或偏钛酸 (H2TiO3)溶液中加入沉淀剂,通过反应,促使反应生成物纳米二氧化钛(光触媒)沉淀,然后收集进行热处理,最终得到成品。

 

    (二)本发明之前已有相关生产技术的不足:

1、不能由可见光激活,只能在紫外光照射下起作用。

2、纳米二氧化钛(TiO2)粒径不够细,导致光活性不强。

3、生产成本很高。

 

三、本发明的原理:

纳米二氧化钛(光触媒)吸收光能量之后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明,分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成(.OH)自由基,而.OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化并分解各种有机污染物(甲醛、苯、TVOC等)和细菌及部分无机污染物(氨、NOX等),并将最终降解为CO2、H2O等无害物质。由于.OH自由基对反应物几乎无选择性,因而在光催化中起着决定性的作用。此外,许多有机物的氧化电位较TiO2的价带电位更负一些,能直接为h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-侧具有很强的还原能力,可以还原去除水体中金属离子。

 

四、本发明产本品的功效:

1. 净化空气功能:能降解与消除空气中所有有机污染物及部分无机污染物。

2. 杀菌功能:能杀死大肠杆菌、黄色葡萄球菌等细菌,同时还能分解细菌死体上释放的有害复合物。

3. 自洁功能:纳米二氧化钛具有超亲水性,能防止油烟、汽车尾气等吸附。

4. 净水功能:能降解水中的有机有害物质,从而净化水质。

5. 增加负氧离子浓度的功能:纳米二氧化钛(光触媒)在光照下会产生负氧离子,如同雷雨会增加森林中的负氧离子浓度,从而令空气更清新。

6. 作为紫线吸收剂。

7. 作为杀菌涂料、光催化涂料、自洁涂料的添加剂。

来源: http://www.xd-cn.cn
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