TiO2 nanopulver

Översikt över TiO2 nanopulver

tio2 nano powder är ett fint vitt pulver som består av nanopartiklar av TiO2, en naturligt förekommande oxid av grundämnet titan. Nanopartiklarna har en diameter på mindre än 100 nanometer, vilket gör att de kan uppvisa unika egenskaper.

TiO2-nanopulver har blivit ett viktigt material i olika branscher på grund av dess exceptionella optiska, elektroniska och katalytiska egenskaper som är nära beroende av dess storlek, morfologi och yta. Det uppvisar hög ljusstyrka och reflektionsförmåga, god UV-ljusabsorption, effektiv laddningsöverföring och fotokatalytisk aktivitet, högt brytningsindex med mera.

Följande avsnitt dyker in i de olika aspekterna av TiO2-nanopulver inklusive dess sammansättning, olika strukturella former, viktiga egenskaper, applikationer i olika branscher, specifikationer och tillgängliga kvaliteter, leverantörslandskap och fördelar kontra nackdelar.

Sammansättning och strukturer hos TiO2-nanopulver

TiO2-nanopulver kan finnas i olika strukturella former som uppvisar variation i egenskaper och applikationer:

Strukturer av TiO2-nanopulver

Struktur	Beskrivning
Anatas	Metastabil, tetragonal kristallstruktur
Rutil	Termodynamiskt stabil, tetragonal struktur
Brookite	Ortorhombisk struktur används sällan kommersiellt
TiO2 (B)	Monoklinisk struktur

Anatas- och rutilformer av TiO2-nano används oftast kommersiellt. Tillverkare använder processer som hydrolys, sol-gel, ångfaspyrolys, flamspraypyrolys och plasmasyntes för att producera nano TiO2-pulver i önskad form.

Viktiga egenskaper hos TiO2-nanopartiklar

Några av de viktiga attributen och egenskaperna hos TiO2-nanopartiklar som möjliggör deras varierade användning i många applikationer inkluderar

Egenskaper för TiO2-nanopartiklar

Karaktäristisk	Detaljer
Partikelstorlek	10-100 nm
Kontroll av kristallstruktur	Anatas-, rutil- eller brookitpolymorfer
Yta	50-400 m2/g
Refraktionsindex	2.6-2.9
Ljushet/vithet	Högst bland vita pigment (>90%)
Tintingstyrka	Högre än konventionella pigment
UV-absorption	Hög, bredbandig absorption i UV-området
Fotoaktivitet	Anatasformen uppvisar utmärkt fotokatalys under UV-strålning
Stabilitet	Kemiskt och termiskt stabil, olöslig i vatten
Toxicitet	Anses vara biologiskt inert

Den ultrafina storleken leder till maximerad ytarea och förbättrad funktionalitet per volymenhet, vilket gör att små mängder kan ge stark opacitet, hög katalytisk reaktivitet etc. Att styra storlek, form och porositet är avgörande för att skräddarsy optisk prestanda, elektronisk struktur eller ytegenskaper.

Tillämpningar av TiO2 nanopulver

Några av de viktigaste applikationsområdena som drar nytta av de mångsidiga optiska, elektroniska och kemiska egenskaperna hos TiO2-nanopartiklar inkluderar

Pigment och färgämnen

• Färger och ytbehandlingar: Vitt pigment för hög opacitet och hållbarhet
• Plast: Ljusstyrka, opacitet och UV-beständighet
• Papper: Mineralisk fyllning för vithet, jämnhet, opacitet
• Kosmetika: UV-skyddande krämer, smink, solskyddsmedel
• Matfärg: Syntetisk tillsats för vitare och ljusare färg

Katalysatorer och filter

• Deodorisering och luftrening: Avlägsnar flyktiga organiska föreningar
• Vattenrening: Fotokatalys av organiska föroreningar
• Fotovoltaik: Effektiv insamling av laddningsbärare
• Keramiska membran: Mikrofiltrering och anti-biofouling

Lagring av energi

• Litiumjonbatterier: Hög effekt och stabilitet
• Färgämnessensibiliserade solceller: Fotoanod för excitongenerering
• Elektrokroma anordningar: Reversibel optisk transmittans

Biomedicinsk utrustning

• Biosensorer: Immobilisering av enzymer för detektering av biomarkörer
• Benimplantat: Bioaktiv yta för osseointegration
• Sårförband: Antimikrobiell aktivitet

Branschvis konsumtion av TiO2-nanomaterial

Industri	Beräknad användning
Färger och ytbehandlingar	50%
Plast	20%
Papper	15%
Kosmetika & personlig vård	5%
Katalysatorer	3%
Keramik	2%
Övriga	5%

Avancerade applikationer inom framväxande områden som elektronik, energi och biomedicin driver en stark kommersiell efterfrågan, medan färg, plast och papper utgör mogna marknader.

Specifikationer för TiO2 nanopulver Produkter

TiO2-nanopulver finns kommersiellt tillgängligt i olika varianter anpassade efter applikationskrav:

Specifikationer för TiO2 Nanopower

Parameter	Typiskt intervall
Renhet	>99,5%
Partikelstorlek	10-25 nm, 10-30 nm, 10-50 nm
Kristallstruktur	Anatas, rutil, blandfas
Morfologi	Sfärisk, fasetterad, stav, kub, ark, blomma
Yta	200-400 m2/g
Bulkdensitet	0,15-0,3 g/cc
Sann densitet	3,9 g/cc
Refraktionsindex	2.6-2.9
Absorption av olja	95-130 cm3/100g
pH-värde	5-7
Vithet	>92%
Absorptionens början	<390 nm

TiO2 Nanopulver Storleksvarianter

Betyg	Partikelstorlek
1	~10 nm
2	~20 nm
3	~30 nm
4	~ 50 nm
5	~100 nm

Anatas nano TiO2 föredras för katalytiska applikationer medan rutil huvudsakligen används för pigment. Mindre partikelstorlekar möjliggör djupare UV-absorption men minskar hållbarheten. Fasetterade morfologier ger högre fotokatalytisk aktivitet jämfört med sfäriska former.

Leverantörer av TiO2-nanomaterial

Några av de största globala tillverkarna och leverantörerna av TiO2 nanopulver inkluderar:

Viktiga tillverkare av TiO2-nanopulver

Företag	Plats
Sigma Aldrich	USA
Nanostrukturerade och amorfa material	USA
Amerikansk forskning Nanomaterial	USA
SkySpring Nanomaterial	USA
Nanoshel	USA
Amerikanska element	USA
Hongwu International	Kina
NaBond-teknik	Kina
Intelligenta material	Kina
IoLiTec	Tyskland
Meliorum Technologies	Ukraina
Tronox Limited	Globalt
Tayca Corporation	Japan
Ishihara Sangyo Kaisha	Japan

Priserna varierar kraftigt från $10/g för forskningskvantiteter i labbskala till $50/kg för kommersiella bulkvolymer beroende på produktens renhet, storleksfördelning, ytfunktionalisering etc.

Fördelar och nackdelar med TiO2-nanopartiklar

Fördelar med TiO2-nanopartiklar:

• Högre prestanda vid lägre dosering än pigmentformer
• Multifunktionella avancerade tillämpningar inom framväxande områden
• Stabil, icke-toxisk, biologiskt inert
• Kostnadseffektiv produktion från mineralet rutil

Begränsningar av TiO2-nanopartiklar:

• Begränsad erfarenhet av storskalig tillverkning
• Farhågor om utsläpp av nanopartiklar i miljön
• Förvaring i inert atmosfär krävs
• Anatas omvandlas till fotokatalytiskt inert rutil vid >700°C

Samtidigt som säkerhet, stabilitet och hållbarhet måste säkerställas, öppnar en noggrann kontroll av TiO2-nanostrukturen möjligheter för smarta optiska beläggningar, sensorer, energiskörd, integrering av mikroenheter etc.

Vanliga frågor

Q. Vad är TiO2 nanopulver tillverkat av?

A. TiO2 nanopulver består av partiklar mindre än 100 nm i storlek med minst 99,5% ren titandioxid och spår av dopningsmedel i vissa kvaliteter.

Q. Hur produceras TiO2 nanopulver kommersiellt?

A. Tillverkningsmetoderna omfattar hydrolys, sol-gel-syntes, pyrolys med flamspray, plasmasyntes och reaktioner i gas- eller vätskefas.

Q. Vilka är de olika TiO2-nanokvaliteterna som finns tillgängliga?

A. Kommersiella kvaliteter klassificerade efter partikelstorlek, kristallfas (anatas, rutil), morfologi (sfärisk, kub, blomma, blad) och ytbeläggning.

Q. Är TiO2-nanopulver kräver särskilda försiktighetsåtgärder vid hantering?

A. Inert lagring med undvikande av syre/fukt, användning av personlig skyddsutrustning vid hantering, förhindrande av utsläpp i miljön. Inga problem med toxicitet.

Q. Vilka är de potentiella nackdelarna eller riskerna med TiO2 nano?

A. Förvaringsförsämring över tid, oro för toxicitet hos nanopartiklar, kvalitetsvariationer i början av kommersialiseringen.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser

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

Tillämpning	Preferred Phase	Primary Size (nm)	SSA (m2/g)	Ytbehandling	Anteckningar
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.

Expertutlåtanden

• 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