研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在日光或燈光中紫外線的作用下使Ti02激活并生成具有高催化活性的游離基,能產(chǎn)生很強(qiáng)的光氧化及還原能力,可催化、光解附著于物體表面的各種甲醛等有機(jī)物及部分無機(jī)物。
TiO2薄膜在光照下具有超親水性和超永久性,因此其具有防霧功能。如在汽車后視鏡上涂覆一層氧化鈦薄膜,即使空氣中的水分或者水蒸氣凝結(jié),冷凝水也不會(huì)形成單個(gè)水滴,而是形成水膜均勻地鋪展在表面,所以表面不會(huì)發(fā)生光散射的霧。當(dāng)有雨水沖過,在表面附著的雨水也會(huì)迅速擴(kuò)散成為均勻的水膜,這樣就不會(huì)形成分散視線的水滴,使得后視鏡表面保持原有的光亮,提高行車的安全性。
納米TiO2具有很強(qiáng)的“超親水性”,在它的表面不易形成水珠,而且納米TiO2在可見光照射下可以對(duì)碳?xì)浠衔镒饔?。利用這樣一個(gè)效應(yīng)可以在玻璃、陶瓷和瓷磚的表面涂上一層納米TiO2薄層,利用氧化鈦的光催化反應(yīng)就可以把吸附在氧化鈦表面的有機(jī)污染物分解為CO2和O2,同剩余的無機(jī)物一起可被雨水沖刷干凈,從而實(shí)現(xiàn)自清潔功能。日本東京已有人在實(shí)驗(yàn)室研制成功自潔瓷磚,這種新產(chǎn)品的表面上有一薄層納米TiO2,任何粘污在表面上的物質(zhì),包括油污、細(xì)菌在光的照射下,由于納米TiO2的催化作用,可以使這些碳?xì)浠衔镂镔|(zhì)進(jìn)一步氧化變成氣體或者很容易被擦掉的物質(zhì)。納米TiO2光催化作用使得高層建筑的玻璃、廚房容易粘污的瓷磚、汽車后視鏡及前窗玻璃的保潔都可很容易地進(jìn)行。
納米二氧化鈦(TA18)添加到鋰電池里:
⒈納米二氧化鈦具有極好的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,快速充放電性能和較高的容量,脫嵌鋰可逆性好等特點(diǎn),在鋰電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
1)納米二氧化鈦能有效降低鋰電池的容量衰減,增加鋰電池穩(wěn)定性,提高電化學(xué)性能。
2)提高電池材料的首次放電比容量。
3)降低了LiCoO2在充放電過程中的極化,使材料具有更高的放電電壓及更平穩(wěn)的放電效果。
4)適量的納米二氧化鈦可以疏松狀存在,降低了粒子間應(yīng)力及循環(huán)過程中所造成的結(jié)構(gòu)和體積的微小應(yīng)變,增加電池的穩(wěn)定性。
⒉在化學(xué)能太陽能電池中,納米二氧化鈦晶體具有光電轉(zhuǎn)換率高、能很大提高太陽電池的能量轉(zhuǎn)換率、成本廉價(jià)、工藝簡單及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。其光電效率穩(wěn)定在10%以上,制作成本僅為硅太陽電池的1/5~1/10.壽命能達(dá)到20年以上。
⒊在鎳鎘電池中,納米二氧化鈦具有良好的導(dǎo)電性、寬溫度工作范圍的特點(diǎn)。
在纖維紡織成紗的過程中,為了減少經(jīng)紗斷頭必須上漿。中國從上世紀(jì)五六十年代開始使用的漿料PVA為高分子化合物,在自然環(huán)境中很難降解。因此在歐洲部分國家被列為“不潔漿料”,已經(jīng)被明令禁止使用。歐盟對(duì)PVA的限制,也將是中國棉紡織品出口綠色貿(mào)易壁壘的關(guān)注重點(diǎn)。開發(fā)綠色環(huán)保漿料,取代難降解的PVA是國內(nèi)紡織行業(yè)一直尋求的“破壁”目標(biāo)。
納米二氧化鈦T25F用在紡織漿料里面,通過與淀粉的完美結(jié)合,提高紗線的綜合織造性能,減少PVA的用量,煮漿時(shí)間短,降低了漿料成本,提高漿紗效益,也解決了PVA漿料不易退漿、環(huán)境污染等諸多問題。納米二氧化鈦在紗線里主要是替代PVA,起到貼順毛羽,填補(bǔ)缺口,潤滑的作用。
將納米級(jí)二氧化鈦(T20Q)與鋁粉混合顏料或納米二氧化鈦包覆的云母珠光顏料添加于涂料中,其涂層能產(chǎn)生神秘而富有變幻的隨角異色效應(yīng),主要是因?yàn)楫?dāng)入射光射到納米二氧化鈦粒子時(shí),由于粒徑小,藍(lán)色光會(huì)發(fā)生較強(qiáng)散射,結(jié)果除掉藍(lán)色光的綠色光和紅色光(呈黃相)被鋁片反射成為正反射光,即散射光為藍(lán)相強(qiáng)的光,反射光為黃相強(qiáng)的光(金色),隨觀察角度的不同可見不同色相。粒徑為幾十納米二氧化鈦T20Q微晶還賦予了涂膜金屬光澤效應(yīng)、珠光效應(yīng)、閃光效應(yīng)和增色效應(yīng),使得我們看到的汽車表面好像是珍珠片在閃閃發(fā)光,給人以深度感與層次感。
這就是變色汽車的奧秘所在,納米科技作為高新技術(shù)正在改變著我們的生活!
納米二氧化鈦對(duì)某些塑料、氟里昂及表面活性劑SDBS也具有很好的降解效果。
還有人發(fā)現(xiàn),TiO2對(duì)有害氣體也具有吸收功能,如含TiO2的烯烴聚合物纖維涂在含磷酸鈣的陶瓷上可持續(xù)長期地吸收不同酸堿性氣體。
鑒于以上功能,納米二氧化鈦具有非常廣闊的前景。對(duì)它的研究和利用會(huì)給人們的生活帶來巨大改變。
任何二氧化鈦都具有一定的吸收紫外線功能,及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒性等性能。超細(xì)二氧化鈦由于粒徑更?。ǔ释该鳡睿?、活性更大,因此吸收紫外線的能力更強(qiáng),此外,如消色力、遮蓋力、清晰的色調(diào)、較低的磨蝕性和良好的易分散性,決定了二氧化鈦是化妝品中應(yīng)用最廣的無機(jī)原料。二氧化鈦在化妝品行業(yè)世界年消費(fèi)量80年代估計(jì)在3500t—4000t,2010年估計(jì)在5000t以上10000t以下。根據(jù)其在化妝品中的功能不同,可選用不同品質(zhì)的二氧化鈦。
利用鈦白的白度和不透明度這兩種性能,可使化妝品的顏色范圍很寬廣,鈦白作為一種白色添加劑時(shí),主要用銳鈦型鈦白,但考慮到遮蓋力和耐曬時(shí),還是應(yīng)采用金紅石型鈦白為好。
化妝品用的鈦白,純度要求高,對(duì)有害雜質(zhì)的含量要求甚嚴(yán)。例如:歐共體食品添加劑法規(guī)(它適用于化妝品) 規(guī)定,化妝品用鈦白的酸溶性物< 0.35%,As<5×10-6,Pb< 20×10-6,Sb< 100×10-6,Cu< 100×10-6,Cr< 100×10-6,Zn< 50×10-6,BaSO4< 5×10-6,(Sb+ Cu+ Cr+Zn+ BaSO4)< 200×10-6,Hg檢測不出來。
美國食品藥物管理局(FDA)的食品、藥物和化妝品等條例規(guī)定,用作化妝品的二氧化鈦,作為分散助劑的SiO4和/或Ai2O3總量,不能超過2%,Pb<10×10-6,As<1×10-6,Sb< 2×10-6,Hg< 1×10-6。另外,在105℃下干燥3h后于800℃下灼燒減量不大于 0.5%。水溶物含量不能大于0.3%,在105℃下干燥后3h后的二氧化鈦含量,不少于99.0%,平均粒徑小于1μm。
納米二氧化鈦,呈透明狀,因此在阻擋紫外線、透過可見光以及安全性方面具有一般化妝品原料所不具備的許多優(yōu)良特性和功能。
納米二氧化鈦既能散射紫外線(波長200nm—400nm),又能吸收紫外線,故其屏蔽紫外線的能力極強(qiáng),可作為優(yōu)良的防曬劑,用于制造防曬系列化妝品。
由于納米二氧化鈦呈透明狀,可用來制造透明的護(hù)膚霜,這種護(hù)膚霜膏體細(xì)膩,具有自然肌膚感覺,在日本等國非常流行,日本每年作為防曬劑用于化妝品的原料,就需要納米TiO2一千噸。
呈現(xiàn)自然膚色的美白
二氧化鈦著色力極低,將其制成膚色粉末,生產(chǎn)中不需另加顏料,避免了大量色素加入對(duì)人體造成危害,同時(shí)也避免了化妝品久放后,色素析出。
納米二氧化鈦微粒的大小與其抗紫外能力密切相關(guān)。當(dāng)其粒徑等于或小于光波波長的一半時(shí),對(duì)光的反射、散射量最大,屏蔽效果最好。紫外線的波長在190~400nm之間,因此納米二氧化鈦的粒徑不能大于200nm,最好不大于100nm。但是,也不是顆粒越小越好,粒度太小容易團(tuán)聚,不利于分散,還易于堵塞皮膚的毛孔,不利于透氣和汗液的排除。一般說來,當(dāng)其粒徑在30~100nm之間時(shí),對(duì)紫外線的屏蔽效果最好。由于其顆粒較細(xì),制成品透明度高,能透過可見光,加入化妝品使用時(shí)皮膚白度自然,克服了有的有機(jī)物或顏料級(jí)二氧化鈦不透明,使皮膚呈現(xiàn)不自然的蒼白色的缺點(diǎn)。 [5]
當(dāng)前,納米TiO2以其優(yōu)異的抗菌性能成為開發(fā)研究的熱點(diǎn)之一。納米TiO2廣泛應(yīng)用于抗菌水處理裝置、食品包裝、衛(wèi)生日用品(抗菌地磚、抗菌陶瓷衛(wèi)生設(shè)施等)、化妝品、紡織品、抗菌性餐具和切菜板、抗菌地毯、新房裝修及新家具除有害氣體以及建筑用抗菌砂漿、抗菌涂料和抗菌不銹鋼板、鋁板等制作的電冰箱、醫(yī)用敷料及醫(yī)用設(shè)備等耐用的消費(fèi)品。
大多數(shù)抗菌是有機(jī)物質(zhì),它們廣泛用于食品、洗滌劑、紡織品及化妝品中。但它們存在著耐熱性差、易揮發(fā)、易分解產(chǎn)生有害物、安全性較差等缺點(diǎn)。為此人們積極開發(fā)研究了一些無機(jī)抗菌劑,超微細(xì)TiO2就是其中之一。由于抗菌劑在產(chǎn)品中需達(dá)到一定的用量,故選擇抗菌劑必須遵循下列原則:
⑴對(duì)人體是安全無毒的,對(duì)皮膚沒有刺激性;
⑵抗菌能力強(qiáng),抗菌范圍廣;
⑶無臭味、怪味,外觀顏色要淺,氣味要小;
⑷熱穩(wěn)定性要好,高溫下不變色、不分解、不揮發(fā)、不變質(zhì)等;
⑸價(jià)格便宜,來源容易等。
超微細(xì)TiO2為無機(jī)成分,無毒、無味、無刺激性,熱穩(wěn)定性與耐熱性好,不燃燒,且自身為白色,完全符合上述原則
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