Nanoprášek TiO2

Přehled o Nanoprášek TiO2

nanoprášek tio2 je jemný bílý prášek složený z nanočástic TiO2, přirozeně se vyskytujícího oxidu titanu. Nanočástice mají průměr menší než 100 nanometrů, což jim umožňuje vykazovat jedinečné vlastnosti.

Nanoprášek TiO2 se stal důležitým materiálem v různých průmyslových odvětvích díky svým výjimečným optickým, elektronickým a katalytickým vlastnostem, které úzce závisí na jeho velikosti, morfologii a ploše povrchu. Vykazuje vysoký jas a odrazivost, dobrou absorpci UV záření, účinný přenos náboje a fotokatalytickou aktivitu, vysoký index lomu a další.

Následující části se věnují různým aspektům nanoprášku TiO2, včetně jeho složení, různých strukturních forem, klíčových vlastností, aplikací v různých průmyslových odvětvích, dostupných specifikací a tříd, dodavatelů a výhod a nevýhod.

Složení a struktura nanoprášku TiO2

Nanoprášek TiO2 může existovat v různých strukturních formách, které vykazují různé vlastnosti a použití:

Struktury nanoprášku TiO2

Struktura	Popis
Anatas	Metastabilní, tetragonální krystalová struktura
Rutile	Termodynamicky stabilní tetragonální struktura
Brookite	Orthorombická struktura zřídka komerčně využívaná
TiO2 (B)	Monoklinická struktura

Nejčastěji se komerčně využívají anatasové a rutilové formy TiO2 nano. Výrobci používají k výrobě nanoprášku TiO2 v požadované formě procesy, jako je hydrolýza, sol-gel, pyrolýza v plynné fázi, pyrolýza plamenem a plazmová syntéza.

Klíčové vlastnosti nanočástic TiO2

Mezi důležité vlastnosti a rysy nanočástic TiO2, které umožňují jejich rozmanité využití v mnoha aplikacích, patří:

Charakteristika nanočástic TiO2

Charakteristický	Podrobnosti
Velikost částic	10-100 nm
Řízení krystalové struktury	Anatas, rutil nebo polymorf brookitu
Plocha povrchu	50-400 m2/g
Index lomu	2.6-2.9
Jas/bílost	Nejvyšší mezi bílými pigmenty (>90%)
Síla tónování	Vyšší než u běžných pigmentů
Absorpce UV záření	Vysoká, širokopásmová absorpce v UV oblasti
Fotoaktivita	Anatasová forma vykazuje vynikající fotokatalýzu pod UV zářením
Stabilita	Chemicky a tepelně stabilní, nerozpustný ve vodě
Toxicita	Považuje se za biologicky inertní

Ultrajemná velikost vede k maximalizaci povrchu a zvýšení funkčnosti na jednotku objemu, což umožňuje v malých množstvích zajistit silnou neprůhlednost, vysokou katalytickou reaktivitu atd. Řízení velikosti, tvaru a pórovitosti je klíčem k přizpůsobení optického výkonu, elektronické struktury nebo povrchových vlastností.

Aplikace z Nanoprášek TiO2

Mezi hlavní oblasti použití využívající všestranné optické, elektronické a chemické vlastnosti nanočástic TiO2 patří:

Pigmenty a barviva

• Barvy a nátěry: Bílý pigment pro vysokou kryvost a trvanlivost
• Plasty: Jas, neprůhlednost a odolnost proti UV záření
• Papír: Minerální plnivo pro bělost, hladkost a neprůhlednost.
• Kosmetika: Krémy na ochranu před UV zářením, make-up, opalovací krémy
• Potravinářské barvivo: Syntetická bělicí a rozjasňující přísada

Katalyzátory a filtry

• Deodorizace a čištění vzduchu: Odstraňte těkavé organické sloučeniny
• Úprava vody: Fotokatalýza organických kontaminantů
• Fotovoltaika: Účinný sběr nosičů náboje
• Keramické membrány: Mikrofiltrace a ochrana proti biologickému znečištění

Ukládání energie

• Lithium-iontové baterie: Vysoký výkon a stabilita
• Solární články citlivé na barvivo: Fotoanoda pro generování excitonů
• Elektrochromatická zařízení: Oboustranná optická propustnost

Biomedicínská zařízení

• Biosenzory: Imobilizace enzymů pro detekci biomarkerů
• Kostní implantáty: Bioaktivní povrch pro osteointegraci
• Obvazy na rány: Antimikrobiální aktivita

Spotřeba nanomateriálů TiO2 podle odvětví

Průmysl	Odhadované využití
Barvy a nátěry	50%
Plasty	20%
Papír	15%
Kosmetika a osobní péče	5%
Katalyzátory	3%
Keramika	2%
Další	5%

Pokročilé aplikace v rozvíjejících se oblastech, jako je elektronika, energetika a biomedicína, jsou hnacím motorem silné komerční poptávky, zatímco vyspělé trhy představují barvy, plasty a papír.

Specifikace Nanoprášek TiO2 produkty

Nanoprášek TiO2 je komerčně dostupný v různých variantách přizpůsobených podle požadavků aplikace:

Specifikace TiO2 Nanopower

Parametr	Typický rozsah
Čistota	>99.5%
Velikost částic	10-25 nm, 10-30 nm, 10-50 nm
Krystalová struktura	Anatas, rutil, smíšená fáze
Morfologie	Kulový, fasetový, tyčový, krychlový, listový, květinový
Plocha povrchu	200-400 m2/g
Sypná hmotnost	0,15-0,3 g/cc
Skutečná hustota	3,9 g/cc
Index lomu	2.6-2.9
Absorpce oleje	95-130 cm3/100g
Hodnota pH	5-7
Bělost	>92%
Nástup absorpce	<390 nm

Varianty velikosti nanoprášku TiO2

Třída	Velikost částic
1	~10 nm
2	~20 nm
3	~30 nm
4	~ 50 nm
5	~100 nm

Anatasový nanoTiO2 se upřednostňuje pro katalytické aplikace, zatímco rutil je určen především pro pigmenty. Menší velikost částic umožňuje hlubší absorpci UV záření, ale snižuje životnost. Fazetové morfologie nabízejí vyšší fotokatalytickou aktivitu ve srovnání se sférickými tvary.

Dodavatelé nanomateriálů TiO2

Mezi hlavní světové výrobce a dodavatele nanoprášku TiO2 patří:

Klíčoví výrobci nanoprášku TiO2

Společnost	Umístění
Sigma Aldrich	USA
Nanostrukturované a amorfní materiály	USA
Výzkum nanomateriálů v USA	USA
Nanomateriály SkySpring	USA
Nanoshel	USA
Americké prvky	USA
Hongwu International	Čína
NaBond Technologies	Čína
Inteligentní materiály	Čína
IoLiTec	Německo
Meliorum Technologies	Ukrajina
Tronox Limited	Globální
Tayca Corporation	Japonsko
Ishihara Sangyo Kaisha	Japonsko

Ceny se pohybují v širokém rozmezí od $10/g pro výzkumná množství v laboratorním měřítku až po $50/kg pro velkoobjemové komerční objemy v závislosti na čistotě produktu, distribuci velikosti, povrchové funkcionalizaci atd.

Výhody a nevýhody nanočástic TiO2

Výhody nanočástic TiO2:

• Vyšší výkon při nižším dávkování než pigmentové formy
• Multifunkční pokročilé aplikace v rozvíjejících se oblastech
• Stabilní, netoxický, biologicky inertní
• Nákladově efektivní výroba z minerálního rutilu

Omezení nanočástic TiO2:

• Omezené zkušenosti s velkovýrobou
• Obavy z uvolňování nanočástic do životního prostředí
• Skladování v inertní atmosféře
• Anatas se při teplotě > 700 °C mění na fotokatalyticky inertní rutil.

Zatímco je třeba zajistit bezpečnost, stabilitu a udržitelnost, přísná kontrola nanostruktury TiO2 otevírá možnosti pro inteligentní optické povlaky, senzory, sběr energie, integraci mikrozařízení atd.

Nejčastější dotazy

Q. Z čeho se skládá nanoprášek TiO2?

A. Nanoprášek TiO2 se skládá z částic o velikosti menší než 100 nm s čistotou oxidu titaničitého nejméně 99,5% a stopami dopantů v určitých třídách.

Q. Jak se nanoprášek TiO2 vyrábí komerčně?

A. Mezi výrobní metody patří hydrolýza, sol-gel syntéza, pyrolýza plamenem, plazmová syntéza a reakce v plynné nebo kapalné fázi.

Q. Jaké jsou k dispozici různé druhy TiO2 nano?

A. Komerční třídy klasifikované na základě velikosti částic, krystalové fáze (anatas, rutil), morfologie (sférické, krychlové, květové, listové) a povrchové úpravy.

Q. Má Nanoprášek TiO2 vyžadují zvláštní opatření při manipulaci?

A. Inertní skladování s vyloučením kyslíku/vlhkosti, používání osobních ochranných pomůcek při manipulaci, zabránění úniku do životního prostředí. Žádné obavy z toxicity.

Q. Jaké jsou potenciální nevýhody nebo rizika spojená s TiO2 nano?

A. Degradace při skladování v průběhu času, obavy z toxicity nanočástic, proměnlivost kvality na počátku komercializace.

znát více procesů 3D tisku

Additional FAQs about TiO2 Nano Powder

1) How do anatase vs rutile phases affect photocatalytic performance?

• Anatase typically shows higher UV-driven photocatalysis due to favorable band structure and surface hydroxyl density. Rutile offers higher refractive index and thermal stability, preferred for pigment/optical coatings or high-temperature processing.

2) What surface modifications improve dispersion and stability?

• Common treatments include silica/alumina shells, organic silanes, fatty acids, and polymer grafts (PEG, PVP). Coatings reduce agglomeration, photoactivity (to protect matrices), and improve compatibility with waterborne or solvent systems.

3) Can TiO2 Nano Powder be activated under visible light?

• Yes, via nitrogen/carbon/sulfur doping, metal ion doping (Fe, Nb), or dye/quantum-dot sensitization. These strategies narrow the bandgap or introduce mid-gap states, improving visible-light photocatalysis while balancing recombination risks.

4) What particle size distribution (PSD) and SSA targets are typical by application?

• Pigments/optical: 20–60 nm primary, SSA 50–150 m2/g, often coated to minimize photocatalysis. Photocatalysis/environmental: 10–30 nm, SSA 150–350 m2/g. Energy storage/photoanodes: tailored mesoporous aggregates with hierarchical pores.

5) What regulatory/safety frameworks apply to TiO2 nanoparticles?

• Refer to EU CLP/REACH notes for TiO2 dust (Carc. 2 inhalation for powders with aerodynamic diameter ≤10 µm), NIOSH REL for ultrafine TiO2 (0.3 mg/m³), and ISO/TR 13121 for nano risk assessment. Use engineering controls, PPE, and environmental release prevention.

2025 Industry Trends: TiO2 Nano Powder

• Visible-light photocatalysis: Growth in N/C-doped anatase for indoor air VOC removal and self-cleaning coatings with lower UV reliance.
• Battery/energy: Nanostructured TiO2(B)/anatase composites with carbon coatings adopted in fast-charge Li-ion anodes for long cycle life and thermal stability.
• Smart coatings: Anti-fog, anti-biofouling, and IR-reflective roof coatings using rutile-rich, low-photoactivity shells to protect polymers.
• Green manufacturing: Water-based sol–gel and flame aerosol routes with in-line particle sizing and lower solvent VOCs; ISO 14067 carbon-footprint disclosures in procurement.
• Regulatory clarity: Wider adoption of dust-management labeling in the EU and standardized nanocharacterization (BET, DLS, SAXS) in COAs.

Table: Indicative 2025 benchmarks for TiO2 Nano Powder by application

aplikace	Preferred Phase	Primary Size (nm)	SSA (m2/g)	Povrchová úprava	Poznámky
Photocatalysis (air/water)	Anatas	10-25	150–350	None or hydroxyl-rich	Max activity; visible-light doped grades rising
Self-cleaning coatings	Anatase/mixed	15-30	100–250	Silane/polymer compatible	Balanced photoactivity with binder protection
Sunscreens/cosmetics	Rutile	20–60	30–100	Silica/alumina + organics	Low photoactivity, high UVA attenuation
Optical/pigment boosters	Rutile	30–80	50–150	Alumina/silica	High RI, whiteness, low yellowing
Li-ion anodes (TiO2(B)/anatase)	Mixed/TiO2(B)	10–50 (aggregates)	80–200	Carbon/coatings	Fast charge, safer than graphite

Selected references and standards:

• ISO 19749 (Nanotechnologies—Measurements of particle size distribution)
• ISO/TR 16197 (Nanomaterials—Material specifications)
• NIOSH TiO2 recommended exposure limits: https://www.cdc.gov/niosh/
• EU CLP/REACH guidance for TiO2 powders: https://echa.europa.eu/
• Photocatalysis reviews (Royal Society of Chemistry, ACS): https://pubs.rsc.org/ | https://pubs.acs.org/

Latest Research Cases

Case Study 1: Visible-Light Doped Anatase TiO2 for Indoor VOC Abatement (2025)
Background: A building materials OEM needed low-UV-activation self-cleaning wall coatings to reduce indoor VOCs.
Solution: N-doped anatase TiO2 (D50 ~22 nm, SSA ~210 m2/g) with silane surface treatment; incorporated into waterborne acrylic at 2 wt%; LED 405–450 nm activation.
Results: 65–80% reduction of formaldehyde/toluene over 8 h vs baseline; gloss retention >90% after 2,000 h QUV; no binder embrittlement; cost adder +6% with ROI <12 months via IAQ credits.

Case Study 2: Carbon-Coated TiO2(B)/Anatase Composite Anode (2024)
Background: An e-mobility supplier targeted safer fast-charging cells with improved cycle life.
Solution: Spray-dried hierarchical TiO2(B)/anatase (primary ~15–30 nm) with 3–5 wt% conductive carbon coating; optimized porosity for electrolyte wetting.
Results: 80% charge in 10 minutes to 70% SOC; >3,000 cycles at 2C/2C with <12% capacity fade; impedance growth reduced 25% vs undoped anatase; thermal runaway onset shifted +18°C.

Názory odborníků

• Prof. Akira Fujishima, Pioneer in TiO2 Photocatalysis
  Viewpoint: “Dopant control that preserves anatase crystallinity and limits recombination is the decisive factor for reliable visible-light photocatalysis in real environments.”
• Dr. Teresa J. Bandosz, Professor of Chemistry, CUNY
  Viewpoint: “Hybrid carbon–TiO2 nanoarchitectures mitigate charge recombination and enable tunable surface chemistry essential for VOC capture–degradation coupling.”
• Eng. Marcus Le, CTO, Architectural Coatings OEM
  Viewpoint: “For durable self-cleaning paints, surface-passivated rutile/anatase blends are outperforming pure anatase by protecting polymer matrices from UV-induced chalking.”

Practical Tools and Resources

• ISO/IEC nanomaterial standards library – https://www.iso.org/
• NIOSH nanomaterial exposure guidance – https://www.cdc.gov/niosh/
• ECHA substance info for TiO2 – https://echa.europa.eu/
• BET surface area and porosimetry methods (Micromeritics) – https://www.micromeritics.com/
• Photocatalyst testing protocols (JIS R 1701 series) – https://www.jisc.go.jp/english/
• Open-source analysis: ImageJ (particle analysis), pySAXS/pyFAI (small-angle scattering), scikit-ued for kinetics

SEO tip: Include keyword variants like “Anatase TiO2 Nano Powder photocatalysis,” “Rutile TiO2 Nano Powder for coatings,” and “visible-light doped TiO2 nanoparticles” in subheadings, image alt text, and internal links to enhance topical relevance.

Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 targeted FAQs; introduced 2025 benchmarks table and trend notes; provided two recent application case studies; included expert viewpoints; curated standards and testing resources; added SEO keyword guidance
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/REACH guidance changes, major photocatalysis performance standards are updated, or new datasets redefine visible‑light doping best practices