纳米二氧化钛的制备方法获得国家发明专利

    2013年8月28日，经过中国国家专利局近3年严谨的审查、验证，韩国现代与明天纳米联合提交的《锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法》终于获颁国家发明专利证书（专利号：ZL 2010 1 0616269.4）。这是对韩国现代与明天纳米多年来潜心于尖端科技研发的一个巨大肯定，这标志着中国在纳米二氧化钛的工业化生产方面已达到世界一流水平。

    随着21世纪人们健康意识的增强，人们一直渴望有一种能高效净化空气、而又无毒副作用的环保产品。终于，科学家们发现了纳米二氧化钛。纳米二氧化钛是光触媒、净化空气涂料的关键成份。在此之后，许多国家的无数科学家就投入了对纳米二氧化钛的研发，虽然有着持续的进步，但在降低成本，同时又保证净化功效方面一直却没有革命性的的进展。

   今天，明天纳米生产的纳米二氧化钛终于横空出世。不但能高效净化空气、无毒副作用，而且大幅度降低了成本。从此不但高端场所、政府部门，就是普通平民百姓也能享受纳米二氧化钛净化空气所带来的健康保障。

这是韩国现代与明天纳米为我们人类，为我们普通百姓身体健康所做出的巨大贡献。

 

本发明技术介绍

一、本发明的原理：

   纳米二氧化钛吸收光能量之后，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，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。

 

二、本发明的技术背景

   （一）本发明之前已有相关生产技术：

1、气相水解法

气相水解法利用氮气、 氧气或空气作载气,把TiCl4或钛醇盐蒸气和水蒸气分别导入反应器,进行瞬间混合快速水解反应。通过改变各种气体的停留时间、浓度、流速以及反应温度等来调节纳米Ti O2的晶型和粒径。

2、液相法

溶胶-凝胶法以钛醇盐Ti (OR) 4为原料,经水解与缩聚过程而逐渐凝胶化,再经低温干燥、 烧结处理即可得到纳米Ti O2粒子。该法制得的产品纯度高、 粒径小、 尺寸均匀、 干燥后颗粒自身的烧结温度低;但原料价格昂贵、生产成本高，凝胶颗粒之间烧结性差,产物干燥时收缩大。

3、化学沉淀法

化学沉淀法将沉淀剂加入Ti OSO4 , H2 Ti O3或TiCl 4溶液中,沉淀后进行热处理。

4、水解法

水解法以四氯化钛或钛醇盐为原料,经水解、 中和、 洗涤、 烘干和焙烧制得纳米Ti O2。该法制得的产品纯度高、粒径均匀;但水解速度快、反应难控制、成本大、能耗高、难以工业化生产。

5、水热法

水热法以Ti OSO4 , TiCl 4或Ti (OR) 4为原料,高温高压下在水溶液中合成纳米Ti O2。

   （二）本发明之前已有相关生产技术的不足：

1、纳米二氧化钛粒径太粗，光活性不够。

2、不能在可见光下工作，必须要紫外光照射。

3、成本很高。

 

三、本发明的优点：

1、粒径小，可控制，纳米二氧化钛粒子二次粒径为5-6纳米。

2、晶型控制好。

3、生产过程无污染。

 

四、本发明的功效：

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。