纳米二氧化钛的现状与发展

1、纳米二氧化钛的现状与开展国外纳米ti2的消费现状20世纪80年代以前，纳米ti2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的消费规模。80年代以后，开发的纳米ti2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米ti2翻开了市场，使纳米ti2的消费和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。由于纳米ti2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米ti2展现出宏大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米ti2进展了深化的研究，并已实现纳米ti2的工业化消费。目前全世界已经有十几家公司消费纳米ti

2、2，总消费才能估计在(600010000)t/a，单线消费才能一般为(400500)t/a。根据莎哈里本公司统计，2022年全球纳米ti2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。表12022年全球纳米ti2消费量与产品应用产品应用消费量/tuv-吸收剂1000光催化剂100化学催化剂500装饰既随角异色100外表吸附剂50其它50近几年，有关纳米ti2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的消费才能已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工缺乏或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米ti2制备和应用技术还有待于进步，技术要点和难点主要表如今以下几个方面：国际上纳米ti2的价格

3、为(3040)万元/t，其本钱大致是销售价格的2/5，原料和工艺道路的选择是降低消费本钱的关键因素；纳米ti2的晶型和粒度控制技术；金红石型纳米ti2的外表处理技术；纳米ti2应用分散技术；纳米ti2应用功能的提升技术：纳米ti2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米ti2的应用和开展受到限制。我国纳米ti2的现状在国外普遍开展了纳米ti2的制备和应用技术开发，并获得了阶段性成果，我国纳米ti2的研究在“九五期间形成了高潮，据理解，进展纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进展和进展过纳米ti2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米ti2的单位，华东理工大学、中

4、国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表2。表2国内纳米ti2的制备方法与研究单位制备方法研究单位气相水解法永新一沈阳化工股份公司气相氧化法华东理工大学胶溶法重庆大学、吉林大学溶胶-凝胶法中国科学院固体物理研究所、华东理工大学、西北大学化学沉淀法北京首创纳米公司、成都科技大学、东北大学目前，国内涉足纳米ti2消费的公司约有十家，总消费才能在1000多吨。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t消费装置是我国技术装备较先进、品种最为齐全的装置，可以消费金红石型和锐钛型两大系列各有4个(1040)n的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸共同

5、组建的安徽科纳新材料年产100t消费基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团结合开发的首条具有百吨消费才能的消费线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米ti2消费线(已通过省级鉴定)，具备年产100t消费才能，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技、浙江舟山明日纳米、江苏五菱常泰纳米材料、河北茂源化工纳米ti2装置也已建成。纳米ti2的开展1纳米ti2消费的特点纵观国外纳米ti2的消费，存在着以下特点：消费原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，消费方法主要有

6、气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数消费厂家为钛白粉消费厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法消费装置的中间产物、消费技术、公用工程和消费管理方面的经历。我国纳米ti2的研究和消费具有以下几个特点：对纳米ti2的研究多、面广，力量分散，低程度的重复性研究现象严重，企业介入的力度不够；重点进展了纳米ti2制备技术的开发，对纳米ti2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有打破性进展；工程开发才能薄弱，因纳米ti2工程一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入人力物力进展工程开发

7、，消费规模孝根本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米ti2的市场价格大致为(742)万元/t，因为晶型、质量和产地不同价格差距较大，国内消费的产品价格为(724)万元/t。2我国纳米ti2消费的开展建议消费工艺的比拟气相法反响速度快，能实现连续化消费，而且制备的纳米ti2纯度高、分散性好、团聚少、比外表活性大，产品特别合适于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反响在高温下瞬间完成，要求反响物料在较短的时间内到达微观上的均匀混合，对反响器的形式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲到达

8、工业化消费，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。与气相法相比，液相法消费的原料本钱低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反响、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模消费、三废污染少、产品质量稳定等优点。因此；液相法中硫酸氧钛和四氯化钛液相中的化学沉淀法最具工业化开展潜力。原料消费道路我国钛白工业近十年来发生了很大的变化，获得了令人瞩目的成就，其硫酸法钛白的消费已与国外先进技术差距不多，总消费才能已跃居世界第二位，仅次于美国。根据纳米ti2的消费特点，结合国内钛白消费的详细情况，我们提出了以硫酸法消费的中间产物硫酸氧钛为原料的消费道路，充分利用我国在硫酸法钛白工业消费中所获得的技术

9、，以及工程化方面的经历，开展我国的纳米ti2工业。消费规模确实定目前，国内纳米ti2的需求量一种观点认为应在1万t左右，一种观点认为在1000t以下，我们认为在目前的情况下，后一种观点可能更符合国内的现实。目前国内纳米ti2的消费才能已经可以满足现有市场的需求，但随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变以及我国整体经济呈现稳步开展的态势，纳米ti2必将迎来广阔的市场开展空间。因此，新上工程应在(400500)t/a的消费规模，同时最好建在钛白消费厂内。消费方法的选择化学沉淀法一般分为均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化

10、开展前景的一种制备方法。均匀沉淀法是利用某一化学反响使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀地释放出来。该方法中，参加溶液的沉淀剂不立即与沉淀组分发生反响，而是通过化学反响使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，使之通过溶液中的化学反响缓慢生成沉淀剂，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可防止浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子，常用的均匀沉淀剂为尿素等。以硫酸氧钛为前驱物，以尿素为沉淀剂制备纳米二氧化钛的反响原理为：尿素水溶液在70左右开场水解，其反响式为：(nh2)2+3h2=2nh3h2+2由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度

11、的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，从而可得粒径分布均匀和粒径小的纳米ti2。尿素的分解产物2和nh3，在反响或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量造成影响。生成沉淀剂nh3h2在tis4溶液中分布均匀、浓度低，使得沉淀物ti(h)2均匀生成：tis4+2nh3h2=ti(h)2+(nh4)2s4ti(h)2煅烧得到ti2：ti(h)2=ti2+h2存在的问题目前，以tis4为原料制备纳米ti2过程中存在的主要技术问题：在工艺技术上，tis4的水解产物过滤、洗涤较为困难。除在工艺上加以改良外，还可采用多孔陶瓷膜别离技术或隔膜压滤机对溶液进展洗涤过滤，国内在这方面已有成熟的工业化经历；将锐钛型ti2完全转化为金红石型ti2时，必须在较高的温度下通过长时间的加热，这必将导致粒子的团聚或烧结，产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用领域，均匀沉淀法可引入冷冻枯燥、共沸蒸馏、超临界枯燥和外表处理等技术来减少颗粒之间的团聚。目前就如何对纳米粒子大孝形态进展有效的控制，通过外表改性进步产品性能以及降低消费本钱，减轻纳米ti2产品的团聚，进步其分散性将是今后研究开展方向。只要严