Нанопорошок TiO2

Обзор Нанопорошок TiO2

Нанопорошок tio2 - это мелкодисперсный белый порошок, состоящий из наночастиц TiO2, встречающегося в природе оксида элемента титана. Диаметр наночастиц составляет менее 100 нанометров, что позволяет им проявлять уникальные свойства.

Нанопорошок TiO2 стал важным материалом в различных отраслях промышленности благодаря своим исключительным оптическим, электронным и каталитическим свойствам, которые тесно зависят от его размера, морфологии и площади поверхности. Он демонстрирует высокую яркость и отражательную способность, хорошее поглощение ультрафиолетового света, эффективный перенос заряда и фотокаталитическую активность, высокий коэффициент преломления и многое другое.

Следующие разделы посвящены различным аспектам нанопорошка TiO2, включая его состав, различные структурные формы, ключевые характеристики, применение в различных отраслях, спецификации и доступные марки, список поставщиков, а также преимущества и недостатки.

Состав и структура нанопорошка TiO2

Нанопорошок TiO2 может существовать в различных структурных формах, которые отличаются по своим свойствам и применению:

Структуры нанопорошка TiO2

Структура	Описание
Анатаз	Метастабильная, тетрагональная кристаллическая структура
Рутил	Термодинамически стабильная, тетрагональная структура
Брукит	Орторомбическая структура редко используется в коммерческих целях
TiO2 (B)	Моноклинная структура

В коммерческих целях чаще всего используются анатазная и рутиловая формы нано-ТиО2. Производители используют такие процессы, как гидролиз, золь-гель, парофазный пиролиз, плазменный пиролиз и плазменный синтез для получения порошка нано-ТиО2 в нужной форме.

Основные характеристики наночастиц TiO2

Некоторые из важных свойств и характеристик наночастиц TiO2, которые позволяют использовать их во многих областях, включают в себя:

Характеристики наночастиц TiO2

Характеристика	Подробности
Размер частиц	10-100 нм
Управление кристаллической структурой	Полиморфы анатаза, рутила или брукита
Площадь поверхности	50-400 м2/г
Показатель преломления	2.6-2.9
Яркость/белость	Самый высокий показатель среди белых пигментов (>90%)
Стойкость тонировки	Выше, чем у обычных пигментов
Поглощение ультрафиолета	Высокая, широкополосная абсорбция в УФ-области
Фотоактивность	Анатазная форма демонстрирует превосходный фотокатализ при УФ-облучении
Стабильность	Химически и термически стабилен, нерастворим в воде
Токсичность	Считается биологически инертным

Ультратонкий размер приводит к максимизации площади поверхности и повышению функциональности на единицу объема, что позволяет в небольших количествах обеспечивать сильную непрозрачность, высокую каталитическую реактивность и т. д. Управление размером, формой, пористостью - это ключ к настройке оптических характеристик, электронной структуры или свойств поверхности.

Применение Нанопорошок TiO2

К числу основных областей применения, использующих разнообразные оптические, электронные и химические свойства наночастиц TiO2, относятся:

Пигменты и красители

• Краски и покрытия: Белый пигмент для высокой непрозрачности и долговечности
• Пластмассы: Яркость, непрозрачность и устойчивость к УФ-излучению
• Бумага: Минеральный наполнитель для белизны, гладкости, непрозрачности
• Косметика: Кремы с защитой от ультрафиолета, косметика, солнцезащитные средства
• Пищевые красители: Синтетический отбеливатель и осветляющая добавка

Катализаторы и фильтры

• Дезодорирование и очистка воздуха: Удаление летучих органических соединений
• Очистка воды: Фотокатализ органических загрязнений
• Фотовольтаика: Эффективный сбор носителей заряда
• Керамические мембраны: Микрофильтрация и защита от биообрастания

Хранение энергии

• Литий-ионные аккумуляторы: Высокая мощность и стабильность
• Сенсибилизированные красителем солнечные элементы: Фотоанод для генерации экситонов
• Электрохромные устройства: Обратимое оптическое пропускание

Биомедицинские устройства

• Биосенсоры: Иммобилизация ферментов для обнаружения биомаркеров
• Костные имплантаты: Биоактивная поверхность для остеоинтеграции
• Раневые повязки: Антимикробная активность

Отраслевое потребление наноматериалов TiO2

Промышленность	Расчетное использование
Краски и покрытия	50%
Пластмассы	20%
Бумага	15%
Косметика и средства личной гигиены	5%
Катализаторы	3%
Керамика	2%
Другое	5%

Передовые приложения в таких развивающихся областях, как электроника, энергетика и биомедицина, стимулируют высокий коммерческий спрос, а краски, пластмассы и бумага представляют собой зрелые рынки.

Технические характеристики Нанопорошок TiO2 Продукция

Нанопорошок TiO2 продается в различных вариантах, которые могут быть подобраны в соответствии с требованиями конкретного применения:

Технические характеристики TiO2 Nanopower

Параметр	Типовой диапазон
Чистота	>99,5%
Размер частиц	10-25 нм, 10-30 нм, 10-50 нм
Кристаллическая структура	Анатаз, рутил, смешанная фаза
Морфология	Сферический, граненый, стержень, куб, лист, цветок
Площадь поверхности	200-400 м2/г
Насыпная плотность	0,15-0,3 г/куб. см
Истинная плотность	3,9 г/куб. см
Показатель преломления	2.6-2.9
Поглощение масла	95-130 см3/100 г
значение pH	5-7
Белизна	>92%
Начало поглощения	<390 нм

Варианты размеров нанопорошка TiO2

Класс	Размер частиц
1	~10 нм
2	~20 нм
3	~30 нм
4	~ 50 нм
5	~100 нм

Анатазный нано-TiO2 предпочтительнее для каталитических применений, в то время как рутиловый используется в основном для пигментов. Меньшие размеры частиц обеспечивают более глубокое поглощение ультрафиолета, но сокращают срок хранения. Граневая морфология обеспечивает более высокую фотокаталитическую активность по сравнению со сферической формой.

Поставщики наноматериалов TiO2

К числу основных мировых производителей и поставщиков нанопорошка TiO2 относятся:

Основные производители нанопорошка TiO2

Компания	Расположение
Sigma Aldrich	США
Наноструктурные и аморфные материалы	США
Исследовательские наноматериалы США	США
SkySpring Nanomaterials	США
Nanoshel	США
Американские элементы	США
Hongwu International	Китай
NaBond Technologies	Китай
Интеллектуальные материалы	Китай
IoLiTec	Германия
Meliorum Technologies	Украина
Tronox Limited	Глобальная
Корпорация Tayca	Япония
Исихара Сангё Кайша	Япония

Цены варьируются от $10/г для лабораторных исследований до $50/кг для больших коммерческих объемов в зависимости от чистоты продукта, распределения по размерам, функционализации поверхности и т.д.

Плюсы и минусы наночастиц TiO2

Преимущества наночастиц TiO2:

• Более высокая эффективность при меньшей дозировке по сравнению с пигментными формами
• Многофункциональные передовые приложения в развивающихся областях
• Стабильный, нетоксичный, биологически инертный
• Экономически эффективное производство из минерала рутила

Ограничения наночастиц TiO2:

• Ограниченный опыт крупномасштабного производства
• Опасения по поводу выброса наночастиц в окружающую среду
• Необходимо хранение в инертной атмосфере
• Анатаз превращается в фотокаталитически инертный рутил при температуре >700°C

В то время как безопасность, стабильность и устойчивость должны быть обеспечены, жесткий контроль наноструктуры TiO2 открывает возможности для создания умных оптических покрытий, датчиков, сбора энергии, интеграции микроустройств и т.д.

Вопросы и ответы

Q. Из чего состоит нанопорошок TiO2?

A. Нанопорошок TiO2 состоит из частиц размером менее 100 нм, содержащих диоксид титана чистотой не менее 99,5% и следы легирующих добавок в некоторых сортах.

Q. Как производится нанопорошок TiO2 в промышленных масштабах?

A. Методы производства включают гидролиз, золь-гель синтез, плазменный пиролиз, плазменный синтез, а также реакции в газовой или жидкой фазе.

Q. Какие существуют различные марки TiO2?

A. Коммерческие марки классифицируются по размеру частиц, кристаллической фазе (анатаз, рутил), морфологии (сферическая, кубическая, цветочная, листовая) и покрытию поверхности.

Q. Существует ли сайт Нанопорошок TiO2 требуют особых мер предосторожности при обращении?

A. Инертное хранение, исключающее попадание кислорода/влаги, использование СИЗ при обращении, предотвращение выбросов в окружающую среду. Токсичность не вызывает опасений.

Q. Каковы потенциальные минусы или риски, связанные с TiO2 nano?

A. Деградация при хранении с течением времени, опасения по поводу токсичности наночастиц, нестабильность качества на ранних этапах коммерциализации.

узнать больше о процессах 3D-печати