tio2超亲水自清洁薄膜材料的制备及其接触角研究【字数：11180】
通过溶胶-凝胶法，将钛酸四丁酯作为溶剂，加入高浓乙醇和盐酸得到制备溶胶的最佳方案；然后将玻璃片作为基体材料（即前驱体），利用旋转涂膜的镀膜方式得到二氧化钛薄膜，最后用400℃和500℃高温处理使其形成结晶性颗粒。然后，利用接触角测试探究二氧化钛薄膜的自清洁性能。研究结果表明加入的钛酸四丁酯的量在0.5ml、含量99.8%乙醇为30ml、浓度为36%盐酸的量在0.1ml，并且煅烧温度为400℃时的接触角最小，为4.583度。并且隔月再次测试接触角，此浓度配比方案下接触角稳定性最好。
目 录
1、绪 论 1
1.1二氧化钛的性质及其应用 1
1.2 二氧化钛的亲水性能 3
1.2.1 TiO2表面超亲水性原理 3
1.2.2 TiO2表面超亲水的影响因素 3
1.2.3 TiO2表面超亲水性能的提高 4
1.2.4 超亲水性的应用 4
1.3二氧化钛薄膜的制备 4
1.3.1 溶胶凝胶法 4
1.3.2 化学气相沉淀法 5
1.3.3液相沉淀法 5
1.4影响二氧化钛薄膜自清洁性能的因素 5
1.4.1二氧化钛光催化的影响 5
1.4.2二氧化钛亲水性的影响 6
1.5二氧化钛自清洁玻璃 6
1.5.1自清洁玻璃的概述 6
1.5.2自清洁玻璃的分类 7
1.5.3自清洁玻璃的发展趋势 7
1.6本文研究的目的、意义及主要内容 7
2、实验药品及仪器 8
2.1实验药品 8
2.2实验仪器 8
2.3实验方案的选择 8
2.3.1钛醇盐 8
2.3.2溶剂 9
3、材料表面的接触角研究 10
3.1固体表面的浸润性 10
3.2亲水条件下的接触角关系 11
4、二氧化钛薄膜的表征 12
4.1二氧化钛表面形貌分析 12
4.2晶体结构分析 12
4.3亲水性测试 14
4.4浸润性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
评价 18
5、结论 19
参考文献 19
致谢 21
1、绪 论
1.1二氧化钛的性质及其应用
二氧化钛(TiO2)，俗称为钛白粉。它最早是用作于染料及颜料，分子量是79.8658。它是高级涂料中不可或缺的高级颜料，含有钛白粉的油墨可以长时间不褪色，表面的润湿性较为良好，并且易于分散。
二氧化钛是一种新型的无机材料，粒径在10nm～50nm之间，它的密度小、熔点为1560~1580℃、理化性质稳定、持久性强、折射率高、还具有极强的遮盖力和着色力。近年来发现纳米级超微细二氧化钛（通常为10～50 nm)具有半导体性质，并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性，无毒性和颜色效应。
二氧化钛的晶体结构
TiO2在自然界中存在着三种晶体结构，即金红石型、锐钛型和板钛型这三种同素异形态，它们的性质也是有差异的。其中金红石型和锐钛矿型TiO2具有较高的催化活性，尤其是锐钛矿型的光催化活性最好。
金红石型TiO2的晶型是四方晶系，品格的中心有一个钛原子，其周围有6个氧原子，这些氧原子正位于八面体的棱角?处，两个TiO2分子组成一个晶胞。它是三种形态中最稳定的一种，即使是在高温下也不发生分解和转化。而锐钛矿和板钛矿在加热处理的过程中会发生不可逆的放热现象，最后都会转化变成金红石型。
锐钛型TiO2的晶型也是属于四方晶系，它是由四个TiO2分子组成一个晶胞。锐敏型TiO2只在低温下保持稳定，在温度达到6l0℃时就开始缓慢的转化成金红石型，730℃时这种转化已经具备了较高的速度，915℃时就可以完全转化成金红石型。
板钛型TiO2的晶型属于斜方晶系，是由六个TiO2分子组成一个晶胞。它是三种形态中最不稳定的化合物，在加温高于650℃时就会转化变成金红石型。
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二氧化钛的制备方法
二氧化钛在工业方面的生产方法有硫酸法和氯化法。
硫酸法：用硫酸酸解含钛矿物，即得硫酸氧钛溶液，后经纯化和水解得到的偏钛酸沉淀物，然后再入转窑烧制生产出二氧化钛染料。它主要是除杂得到硫酸然后调节PH为56，使得硫酸钛水解，最后过滤沉淀后加热得到二氧化钛。
氯化法：它是采用钛铁矿、高钛渣、人工或天然金红石等做原料，后经过与氯气反应（即氯化）得到粗制四氯化钛。后经提纯以及气相氧化，最后进行速冷操作，由于气固分离就能得到精制二氧化钛。
二氧化钛薄膜的应用
近年来，环境污染日益严重，二氧化钛薄膜由于高光催化活性被引起高度重视，其在环境治理方面被广泛关注，研究成果被应用于光催化降解和光电化学分解水产氢以及薄膜的自清洁功能。
光催化降解是一种新型的污水处理形式，它由于能耗低、实践操作简易、不会产生再次污染以及处理时反应条件温和等特点而被广泛应用。利用此技术研发了光催化污水脱色反应器和空气净化器。
自清洁材料一般为二氧化钛，由于其在光照条件下具有较好的光催化活性，能够降解物体表面的有机污染物，从而在清洁建筑物玻璃墙、汽车的后视镜、眼镜以及浴室的镜子等方面有很多潜在应用前景。
二氧化钛能够氧化空气中的氮氧化物、甲醛等大气污染物使其形成无毒产物，起到环境净化的作用。所以，利用二氧化钛的光催化能够在室温下降甲醛、氮等有害气体分解成无害无味的气体。由于光催化技术，二氧化钛产生了能够有效分解有机营养物的活性羟基，从而在很大的程度上起到消灭细菌、抵抗细菌的效果。
并且，二氧化钛薄膜的生物相容性在人造组织材料、生物传感器、药物传感器等生物医学方面具有广泛应用。
二氧化钛的亲水性能
TiO2表面超亲水性原理
1995年超亲水性被意外发现，当二氧化钛薄膜制备中加入一定比例的二氧化硅后，二氧化钛薄膜经过紫外光的照射后获得了超亲水性。由于二氧化钛表面与水的接触角通常为72°，但是经过紫外光的照射后接触角低于5°，有事甚至接触角可低至0°，呈现出超亲水性。但是在停止紫外光照射后，二氧化钛表面的超亲水性维持一周左右后又缓慢变为疏水性。当再次用紫外光照射后表面再次出现超亲水性。
目 录
1、绪 论 1
1.1二氧化钛的性质及其应用 1
1.2 二氧化钛的亲水性能 3
1.2.1 TiO2表面超亲水性原理 3
1.2.2 TiO2表面超亲水的影响因素 3
1.2.3 TiO2表面超亲水性能的提高 4
1.2.4 超亲水性的应用 4
1.3二氧化钛薄膜的制备 4
1.3.1 溶胶凝胶法 4
1.3.2 化学气相沉淀法 5
1.3.3液相沉淀法 5
1.4影响二氧化钛薄膜自清洁性能的因素 5
1.4.1二氧化钛光催化的影响 5
1.4.2二氧化钛亲水性的影响 6
1.5二氧化钛自清洁玻璃 6
1.5.1自清洁玻璃的概述 6
1.5.2自清洁玻璃的分类 7
1.5.3自清洁玻璃的发展趋势 7
1.6本文研究的目的、意义及主要内容 7
2、实验药品及仪器 8
2.1实验药品 8
2.2实验仪器 8
2.3实验方案的选择 8
2.3.1钛醇盐 8
2.3.2溶剂 9
3、材料表面的接触角研究 10
3.1固体表面的浸润性 10
3.2亲水条件下的接触角关系 11
4、二氧化钛薄膜的表征 12
4.1二氧化钛表面形貌分析 12
4.2晶体结构分析 12
4.3亲水性测试 14
4.4浸润性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
评价 18
5、结论 19
参考文献 19
致谢 21
1、绪 论
1.1二氧化钛的性质及其应用
二氧化钛(TiO2)，俗称为钛白粉。它最早是用作于染料及颜料，分子量是79.8658。它是高级涂料中不可或缺的高级颜料，含有钛白粉的油墨可以长时间不褪色，表面的润湿性较为良好，并且易于分散。
二氧化钛是一种新型的无机材料，粒径在10nm～50nm之间，它的密度小、熔点为1560~1580℃、理化性质稳定、持久性强、折射率高、还具有极强的遮盖力和着色力。近年来发现纳米级超微细二氧化钛（通常为10～50 nm)具有半导体性质，并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性，无毒性和颜色效应。
二氧化钛的晶体结构
TiO2在自然界中存在着三种晶体结构，即金红石型、锐钛型和板钛型这三种同素异形态，它们的性质也是有差异的。其中金红石型和锐钛矿型TiO2具有较高的催化活性，尤其是锐钛矿型的光催化活性最好。
金红石型TiO2的晶型是四方晶系，品格的中心有一个钛原子，其周围有6个氧原子，这些氧原子正位于八面体的棱角?处，两个TiO2分子组成一个晶胞。它是三种形态中最稳定的一种，即使是在高温下也不发生分解和转化。而锐钛矿和板钛矿在加热处理的过程中会发生不可逆的放热现象，最后都会转化变成金红石型。
锐钛型TiO2的晶型也是属于四方晶系，它是由四个TiO2分子组成一个晶胞。锐敏型TiO2只在低温下保持稳定，在温度达到6l0℃时就开始缓慢的转化成金红石型，730℃时这种转化已经具备了较高的速度，915℃时就可以完全转化成金红石型。
板钛型TiO2的晶型属于斜方晶系，是由六个TiO2分子组成一个晶胞。它是三种形态中最不稳定的化合物，在加温高于650℃时就会转化变成金红石型。
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二氧化钛的制备方法
二氧化钛在工业方面的生产方法有硫酸法和氯化法。
硫酸法：用硫酸酸解含钛矿物，即得硫酸氧钛溶液，后经纯化和水解得到的偏钛酸沉淀物，然后再入转窑烧制生产出二氧化钛染料。它主要是除杂得到硫酸然后调节PH为56，使得硫酸钛水解，最后过滤沉淀后加热得到二氧化钛。
氯化法：它是采用钛铁矿、高钛渣、人工或天然金红石等做原料，后经过与氯气反应（即氯化）得到粗制四氯化钛。后经提纯以及气相氧化，最后进行速冷操作，由于气固分离就能得到精制二氧化钛。
二氧化钛薄膜的应用
近年来，环境污染日益严重，二氧化钛薄膜由于高光催化活性被引起高度重视，其在环境治理方面被广泛关注，研究成果被应用于光催化降解和光电化学分解水产氢以及薄膜的自清洁功能。
光催化降解是一种新型的污水处理形式，它由于能耗低、实践操作简易、不会产生再次污染以及处理时反应条件温和等特点而被广泛应用。利用此技术研发了光催化污水脱色反应器和空气净化器。
自清洁材料一般为二氧化钛，由于其在光照条件下具有较好的光催化活性，能够降解物体表面的有机污染物，从而在清洁建筑物玻璃墙、汽车的后视镜、眼镜以及浴室的镜子等方面有很多潜在应用前景。
二氧化钛能够氧化空气中的氮氧化物、甲醛等大气污染物使其形成无毒产物，起到环境净化的作用。所以，利用二氧化钛的光催化能够在室温下降甲醛、氮等有害气体分解成无害无味的气体。由于光催化技术，二氧化钛产生了能够有效分解有机营养物的活性羟基，从而在很大的程度上起到消灭细菌、抵抗细菌的效果。
并且，二氧化钛薄膜的生物相容性在人造组织材料、生物传感器、药物传感器等生物医学方面具有广泛应用。
二氧化钛的亲水性能
TiO2表面超亲水性原理
1995年超亲水性被意外发现，当二氧化钛薄膜制备中加入一定比例的二氧化硅后，二氧化钛薄膜经过紫外光的照射后获得了超亲水性。由于二氧化钛表面与水的接触角通常为72°，但是经过紫外光的照射后接触角低于5°，有事甚至接触角可低至0°，呈现出超亲水性。但是在停止紫外光照射后，二氧化钛表面的超亲水性维持一周左右后又缓慢变为疏水性。当再次用紫外光照射后表面再次出现超亲水性。
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