TiO2 Nano poudre

Vue d'ensemble TiO2 Nano poudre

La nano-poudre de TiO2 est une fine poudre blanche composée de nanoparticules de TiO2, un oxyde naturel de l'élément titane. Les nanoparticules ont un diamètre inférieur à 100 nanomètres, ce qui leur permet de présenter des propriétés uniques.

La nanopoudre de TiO2 est devenue un matériau important dans diverses industries en raison de ses propriétés optiques, électroniques et catalytiques exceptionnelles qui dépendent étroitement de sa taille, de sa morphologie et de sa surface. Elle présente une luminosité et une réflectivité élevées, une bonne absorption de la lumière UV, un transfert de charge efficace et une activité photocatalytique, un indice de réfraction élevé, etc.

Les sections suivantes abordent les différents aspects de la nano-poudre de TiO2, notamment sa composition, ses différentes formes structurelles, ses principales caractéristiques, ses applications dans les différentes industries, les spécifications et les qualités disponibles, le paysage des fournisseurs et les avantages et inconvénients.

Composition et structures des nanopoudres de TiO2

La nanopoudre de TiO2 peut exister sous différentes formes structurelles dont les propriétés et les applications varient :

Structures des nanopoudres de TiO2

Structure	Description
Anatase	Structure cristalline métastable et tétragonale
Rutile	Structure tétragonale thermodynamiquement stable
Brookite	Structure orthorhombique rarement utilisée dans le commerce
TiO2 (B)	Structure monoclinique

Les formes anatase et rutile du nano TiO2 sont les plus couramment utilisées dans le commerce. Les fabricants utilisent des procédés tels que l'hydrolyse, le sol-gel, la pyrolyse en phase vapeur, la pyrolyse par pulvérisation à la flamme et la synthèse par plasma pour produire de la poudre de nano TiO2 sous la forme souhaitée.

Principales caractéristiques des nanoparticules de TiO2

Parmi les attributs et caractéristiques importants des nanoparticules de TiO2 qui permettent leur utilisation variée dans de nombreuses applications, on peut citer

Caractéristiques des nanoparticules de TiO2

Caractéristique	Détails
Taille des particules	10-100 nm
Contrôle de la structure cristalline	Polymorphes d'anatase, de rutile ou de brookite
Surface	50-400 m2/g
Indice de réfraction	2.6-2.9
Luminosité/blanchesse	Plus élevé parmi les pigments blancs (>90%)
Intensité de la teinte	Plus élevé que les pigments conventionnels
Absorption des UV	Absorption élevée et à large bande dans la région UV
Photoactivité	La forme anatase présente une excellente photocatalyse sous irradiation UV
Stabilité	Chimiquement et thermiquement stable, insoluble dans l'eau
Toxicité	Considéré comme biologiquement inerte

La taille ultrafine permet de maximiser la surface et d'améliorer la fonctionnalité par unité de volume, ce qui permet à de petites quantités d'offrir une forte opacité, une réactivité catalytique élevée, etc. Le contrôle de la taille, de la forme et de la porosité est essentiel pour adapter les performances optiques, la structure électronique ou les propriétés de surface.

Applications de TiO2 Nano poudre

Parmi les principaux domaines d'application tirant parti des propriétés optiques, électroniques et chimiques polyvalentes des nanoparticules de TiO2 figurent les suivants :

Pigments et colorants

• Peintures et revêtements: Pigment blanc pour une opacité et une durabilité élevées
• Plastiques: Brillance, opacité et résistance aux UV
• Papier: Charge minérale pour la blancheur, la douceur et l'opacité
• Cosmétiques: Crèmes de protection UV, maquillage, écrans solaires
• Colorant alimentaire: Additif synthétique blanchissant et éclaircissant

Catalyseurs et filtres

• Désodorisation et purification de l'air: Éliminer les composés organiques volatils
• Traitement de l'eau: Photocatalyse des contaminants organiques
• Photovoltaïque: Collecte efficace des porteurs de charge
• Membranes céramiques: Microfiltration et anti-biofouling

Stockage de l'énergie

• Batteries au lithium-ion: Puissance et stabilité élevées
• Cellules solaires à colorant: Photoanode pour la génération d'excitons
• Dispositifs électrochromes: Transmission optique réversible

Dispositifs biomédicaux

• Biocapteurs: Immobilisation d'enzymes pour la détection de biomarqueurs
• Implants osseux: Surface bioactive pour l'ostéointégration
• Pansements: Activité antimicrobienne

Consommation de nanomatériaux de TiO2 dans l'industrie

L'industrie	Estimation de l'utilisation
Peintures et revêtements	50%
Plastiques	20%
Papier	15%
Cosmétiques et soins personnels	5%
Catalyseurs	3%
Céramique	2%
Autres	5%

Les applications avancées dans des domaines émergents tels que l'électronique, l'énergie et la biomédecine sont à l'origine d'une forte demande commerciale, tandis que les peintures, les plastiques et le papier représentent des marchés matures.

Spécifications de TiO2 Nano poudre Produits

La nanopoudre de TiO2 est disponible dans le commerce en différentes qualités, adaptées aux exigences de l'application :

Spécifications de TiO2 Nanopower

Paramètres	Gamme typique
La pureté	>99,5%
Taille des particules	10-25 nm, 10-30 nm, 10-50 nm
Structure cristalline	Anatase, rutile, phase mixte
Morphologie	Sphérique, à facettes, tige, cube, feuille, fleur
Surface	200-400 m2/g
Densité apparente	0,15-0,3 g/cc
Densité réelle	3,9 g/cc
Indice de réfraction	2.6-2.9
Absorption de l'huile	95-130 cm3/100g
Valeur du pH	5-7
Blancheur	>92%
Début de l'absorption	<390 nm

Variantes de taille des nanopoudres de TiO2

Grade	Taille des particules
1	~10 nm
2	~20 nm
3	~30 nm
4	~ 50 nm
5	~100 nm

Le nano TiO2 anatase est préféré pour les applications catalytiques, tandis que le rutile est principalement utilisé pour les pigments. Les particules de petite taille permettent une absorption plus profonde des UV, mais réduisent la durée de conservation. Les morphologies à facettes offrent une activité photocatalytique plus élevée que les formes sphériques.

Fournisseurs de nanomatériaux TiO2

Parmi les principaux fabricants et fournisseurs mondiaux de nanopoudres de TiO2, on peut citer

Principaux fabricants de nanopoudres de TiO2

Entreprise	Localisation
Sigma Aldrich	ÉTATS-UNIS
Matériaux nanostructurés et amorphes	ÉTATS-UNIS
Recherche américaine Nanomatériaux	ÉTATS-UNIS
SkySpring Nanomatériaux	ÉTATS-UNIS
Nanoshel	ÉTATS-UNIS
Éléments américains	ÉTATS-UNIS
Hongwu International	Chine
NaBond Technologies	Chine
Matériaux intelligents	Chine
IoLiTec	Allemagne
Meliorum Technologies	Ukraine
Tronox Limited	Mondial
Société Tayca	Japon
Ishihara Sangyo Kaisha	Japon

Les prix varient considérablement, de $10/g pour les quantités de recherche en laboratoire à $50/kg pour les volumes commerciaux en vrac, en fonction de la pureté du produit, de la distribution des tailles, de la fonctionnalisation de la surface, etc.

Avantages et inconvénients des nanoparticules de TiO2

Avantages des nanoparticules de TiO2:

• Performance plus élevée à un dosage plus faible que les formes pigmentaires
• Applications multifonctionnelles avancées dans des domaines émergents
• Stable, non toxique, biologiquement inerte
• Production rentable de rutile minéral

Limites des nanoparticules de TiO2:

• Expérience limitée de la fabrication à grande échelle
• Préoccupations concernant la libération de nanoparticules dans l'environnement
• Stockage en atmosphère inerte nécessaire
• L'anatase se transforme en rutile photocatalytiquement inerte à >700°C

Alors que la sécurité, la stabilité et la durabilité doivent être assurées, le contrôle étroit de la nanostructure du TiO2 ouvre des possibilités pour les revêtements optiques intelligents, les capteurs, la collecte d'énergie, l'intégration de micro-appareils, etc.

FAQ

Q. De quoi est constituée la nanopoudre de TiO2 ?

A. La nanopoudre de TiO2 comprend des particules d'une taille inférieure à 100 nm contenant du dioxyde de titane d'une pureté d'au moins 99,5% et des traces de dopants dans certaines qualités.

Q. Comment la nanopoudre de TiO2 est-elle produite commercialement ?

A. Les méthodes de fabrication comprennent l'hydrolyse, la synthèse sol-gel, la pyrolyse par pulvérisation à la flamme, la synthèse par plasma et les réactions en phase gazeuse ou liquide.

Q. Quelles sont les différentes qualités de TiO2 nano disponibles ?

A. Les qualités commerciales sont classées en fonction de la taille des particules, de la phase cristalline (anatase, rutile), de la morphologie (sphérique, cube, fleur, feuille) et du revêtement de surface.

Q. Est-ce que Poudre nanométrique de TiO2 doivent-ils faire l'objet de précautions particulières en matière de manipulation ?

A. Stockage inerte évitant l'oxygène/l'humidité, utilisation d'EPI lors de la manipulation, prévention des rejets dans l'environnement. Aucun problème de toxicité.

Q. Quels sont les inconvénients ou les risques potentiels liés à TiO2 nano ?

A. Dégradation du stockage au fil du temps, problèmes de toxicité des nanoparticules, variabilité de la qualité au début de la commercialisation.

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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

Application	Preferred Phase	Primary Size (nm)	SSA (m2/g)	Traitement de surface	Notes
Photocatalysis (air/water)	Anatase	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.

Avis d'experts

• 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

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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