TiO2-Nanopulver

Überblick über TiO2-Nanopulver

tio2 nano powder ist ein feines weißes Pulver, das aus Nanopartikeln von TiO2, einem natürlich vorkommenden Oxid des Elements Titan, besteht. Die Nanopartikel haben einen Durchmesser von weniger als 100 Nanometern, wodurch sie einzigartige Eigenschaften aufweisen.

TiO2-Nanopulver hat sich aufgrund seiner außergewöhnlichen optischen, elektronischen und katalytischen Eigenschaften, die eng mit seiner Größe, Morphologie und Oberfläche zusammenhängen, zu einem wichtigen Material für verschiedene Branchen entwickelt. Es weist eine hohe Helligkeit und Reflektivität, eine gute UV-Lichtabsorption, eine effiziente Ladungsübertragung und photokatalytische Aktivität, einen hohen Brechungsindex und vieles mehr auf.

Die folgenden Abschnitte befassen sich mit den verschiedenen Aspekten von TiO2-Nanopulver, einschließlich seiner Zusammensetzung, verschiedener struktureller Formen, Schlüsseleigenschaften, Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen, verfügbaren Spezifikationen und Qualitäten, Anbieterlandschaft und Vor- und Nachteile.

Zusammensetzung und Strukturen von TiO2-Nanopulver

TiO2-Nanopulver kann in verschiedenen strukturellen Formen vorliegen, die unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen aufweisen:

TiO2-Nanopulver-Strukturen

Struktur	Beschreibung
Anatas	Metastabil, tetragonale Kristallstruktur
Rutil	Thermodynamisch stabile, tetragonale Struktur
Brookit	Orthorhombische Struktur, selten kommerziell genutzt
TiO2 (B)	Monoklinische Struktur

Die Formen Anatas und Rutil von TiO2 nano werden am häufigsten kommerziell genutzt. Die Hersteller verwenden Verfahren wie Hydrolyse, Sol-Gel, Dampfphasenpyrolyse, Flammensprühpyrolyse und Plasmasynthese zur Herstellung von TiO2-Nanopulver in der gewünschten Form.

Hauptmerkmale von TiO2-Nanopartikeln

Zu den wichtigen Eigenschaften und Merkmalen von TiO2-Nanopartikeln, die ihren vielfältigen Einsatz in zahlreichen Anwendungen ermöglichen, gehören:

Eigenschaften von TiO2-Nanopartikeln

Charakteristisch	Einzelheiten
Partikelgröße	10-100 nm
Kontrolle der Kristallstruktur	Anatas, Rutil oder Brookit-Polymorphe
Fläche	50-400 m2/g
Brechungsindex	2.6-2.9
Helligkeit/Weißheit	Am höchsten bei weißen Pigmenten (>90%)
Stärke der Färbung	Höher als bei herkömmlichen Pigmenten
UV-Absorption	Hohe, breitbandige Absorption im UV-Bereich
Fotoaktivität	Anatasform zeigt hervorragende Photokatalyse unter UV-Bestrahlung
Stabilität	Chemisch und thermisch stabil, unlöslich in Wasser
Toxizität	gilt als biologisch inert

Die ultrafeine Größe führt zu einer Maximierung der Oberfläche und einer verbesserten Funktionalität pro Volumeneinheit, so dass kleine Mengen eine starke Opazität, eine hohe katalytische Reaktivität usw. bieten können. Die Steuerung von Größe, Form und Porosität ist der Schlüssel zur Anpassung der optischen Leistung, der elektronischen Struktur oder der Oberflächeneigenschaften.

Anwendungen von TiO2-Nanopulver

Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen, die sich die vielseitigen optischen, elektronischen und chemischen Eigenschaften von TiO2-Nanopartikeln zunutze machen, gehören:

Pigmente und Farbstoffe

• Farben und Beschichtungen: Weißes Pigment für hohe Deckkraft und Haltbarkeit
• Kunststoffe: Helligkeit, Opazität und UV-Beständigkeit
• Papier: Mineralischer Füllstoff für Weißgrad, Glätte und Deckkraft
• Kosmetika: UV-Schutzcremes, Make-up, Sonnenschutzmittel
• Lebensmittelfarbe: Synthetischer Aufheller und Aufhellungsadditiv

Katalysatoren und Filter

• Desodorierung und Luftreinigung: Entfernen flüchtiger organischer Verbindungen
• Wasseraufbereitung: Photokatalyse von organischen Schadstoffen
• Fotovoltaik: Effiziente Sammlung von Ladungsträgern
• Keramische Membranen: Mikrofiltration und Anti-Biofouling

Energiespeicherung

• Lithium-Ionen-Batterien: Hohe Leistung und Stabilität
• Farbstoffsensibilisierte Solarzellen: Photoanode zur Erzeugung von Exzitonen
• Elektrochrome Geräte: Umkehrbare optische Durchlässigkeit

Biomedizinische Geräte

• Biosensoren: Immobilisierung von Enzymen zum Nachweis von Biomarkern
• Knochenimplantate: Bioaktive Oberfläche für die Osseointegration
• Wundauflagen: Antimikrobielle Aktivität

Branchenbezogener Verbrauch von TiO2-Nanomaterialien

Industrie	Geschätzte Nutzung
Farben und Beschichtungen	50%
Kunststoffe	20%
Papier	15%
Kosmetika und Körperpflegemittel	5%
Katalysatoren	3%
Keramik	2%
Andere	5%

Fortschrittliche Anwendungen in neuen Bereichen wie Elektronik, Energie und Biomedizin treiben die starke kommerzielle Nachfrage an, während Farben, Kunststoffe und Papier reife Märkte darstellen.

Spezifikationen von TiO2-Nanopulver Produkte

TiO2-Nanopulver ist im Handel in verschiedenen Varianten erhältlich, die je nach Anwendungsanforderungen angepasst werden:

TiO2 Nanopower Spezifikationen

Parameter	Typischer Bereich
Reinheit	>99,5%
Partikelgröße	10-25 nm, 10-30 nm, 10-50 nm
Kristallstruktur	Anatas, Rutil, Mischphase
Morphologie	Kugelförmig, facettiert, Stab, Würfel, Platte, Blume
Fläche	200-400 m2/g
Schüttdichte	0,15-0,3 g/cc
Echte Dichte	3,9 g/cc
Brechungsindex	2.6-2.9
Ölabsorption	95-130 cm3/100g
pH-Wert	5-7
Weißsein	>92%
Beginn der Absorption	<390 nm

TiO2-Nanopulver Größenvariationen

Klasse	Partikelgröße
1	~10 nm
2	~20 nm
3	~30 nm
4	~ 50 nm
5	~100 nm

Anatas-Nano-TiO2 wird für katalytische Anwendungen bevorzugt, während Rutil hauptsächlich für Pigmente verwendet wird. Kleinere Partikelgrößen ermöglichen eine tiefere UV-Absorption, verkürzen aber die Lagerfähigkeit. Facettierte Morphologien bieten im Vergleich zu kugelförmigen Formen eine höhere photokatalytische Aktivität.

Lieferanten von TiO2-Nanomaterialien

Einige der weltweit wichtigsten Hersteller und Lieferanten von TiO2-Nanopulver sind:

Wichtige TiO2-Nanopulver-Hersteller

Unternehmen	Standort
Sigma Aldrich	USA
Nanostrukturierte und amorphe Materialien	USA
US-Forschung Nanomaterialien	USA
SkySpring Nanomaterialien	USA
Nanoshel	USA
Amerikanische Elemente	USA
Hongwu International	China
NaBond-Technologien	China
Intelligente Materialien	China
IoLiTec	Deutschland
Meliorum Technologien	Ukraine
Tronox Limited	Global
Tayca Gesellschaft	Japan
Ishihara Sangyo Kaisha	Japan

Die Preise reichen von $10/g für Forschungsmengen im Labormaßstab bis zu $50/kg für kommerzielle Großmengen, je nach Produktreinheit, Größenverteilung, Oberflächenfunktionalisierung usw.

Vor- und Nachteile von TiO2-Nanopartikeln

Vorteile von TiO2-Nanopartikeln:

• Höhere Leistung bei geringerer Dosierung als bei pigmentären Formen
• Multifunktionale fortschrittliche Anwendungen in neuen Bereichen
• Stabil, ungiftig, biologisch inert
• Kostengünstige Herstellung von Rutil aus Mineralien

Beschränkungen von TiO2-Nanopartikeln:

• Begrenzte Erfahrung in der Großserienfertigung
• Bedenken wegen der Freisetzung von Nanopartikeln in die Umwelt
• Lagerung in inerter Atmosphäre erforderlich
• Anatas wandelt sich bei >700°C in photokatalytisch inertes Rutil um

Während Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit gewährleistet sein müssen, eröffnet die genaue Kontrolle der TiO2-Nanostruktur Möglichkeiten für intelligente optische Beschichtungen, Sensoren, Energiegewinnung, die Integration von Mikrogeräten usw.

FAQs

Q. Woraus besteht das TiO2-Nanopulver?

A. TiO2-Nanopulver besteht aus Partikeln mit einer Größe von weniger als 100 nm und einer Reinheit von mindestens 99,5% Titandioxid sowie Spuren von Dotierstoffen in bestimmten Qualitäten.

Q. Wie wird TiO2-Nanopulver kommerziell hergestellt?

A. Zu den Herstellungsmethoden gehören Hydrolyse, Sol-Gel-Synthese, Flammensprühpyrolyse, Plasmasynthese und Gas- oder Flüssigphasenreaktionen.

Q. Welche verschiedenen TiO2-Nanosorten gibt es?

A. Handelsübliche Sorten, klassifiziert nach Partikelgröße, Kristallphase (Anatas, Rutil), Morphologie (kugelförmig, würfelförmig, blütenförmig, blattförmig) und Oberflächenbeschichtung.

Q. Ist TiO2-Nanopulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung erfordern?

A. Inerte Lagerung unter Vermeidung von Sauerstoff/Feuchtigkeit, Verwendung von PSA bei der Handhabung, Vermeidung der Freisetzung in die Umwelt. Keine Bedenken hinsichtlich der Toxizität.

Q. Was sind die potenziellen Nachteile oder Risiken im Zusammenhang mit TiO2 nano?

A. Abbau bei der Lagerung im Laufe der Zeit, Bedenken hinsichtlich der Toxizität von Nanopartikeln, Qualitätsschwankungen in der frühen Vermarktungsphase.

mehr über 3D-Druckverfahren erfahren

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

Anmeldung	Preferred Phase	Primary Size (nm)	SSA (m2/g)	Oberflächenbehandlung	Anmerkungen
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	Rutil	20–60	30–100	Silica/alumina + organics	Low photoactivity, high UVA attenuation
Optical/pigment boosters	Rutil	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.

Expertenmeinungen

• 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