[發明專利]一種二氧化鈦材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110361368.0
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113896228B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 梁先華
• 申請（專利權）人: 極微納(福建)新材料科技有限公司
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;C01G23/053;A61K8/29;A61Q17/04;B01J21/06;B01J35/00;B01J35/02;A01N59/16;A01P1/00;A01P3/00;C02F1/30
• 代理公司: 蘇州大成君合知識產權代理事務所(普通合伙) 32547
• 代理人: 張印鐸

本發明提供一種具有單分散、高活性的一種二氧化鈦材料及其制備方法、應用。其中，所述二氧化鈦材料為固體；所述二氧化鈦材料含有結晶性納米二氧化鈦粒子；所述二氧化鈦材料與水混合，自發分散形成納米二氧化鈦粒子穩定懸浮的水分散液。

技術領域

本發明特別涉及一種二氧化鈦材料及其制備方法、應用。

背景技術

納米二氧化鈦是指粒徑小于100納米的二氧化鈦，具有小的粒徑、高的比表面積、優異的光催化活性、穩定的化學與熱性能、超親性等特殊效應，在空氣治理、殺菌消毒、自清潔材料、防曬護膚品等領域具有不可替代的應用優勢。如納米二氧化鈦可用于分解甲醛、苯、TVOC、SOx、NOx等，也可以用于冰箱污染異味清除、空調氣潔凈等，起到室內、車內空氣治理的功效；納米二氧化鈦應用于玻璃、百葉窗、鏡子、路燈等表面，可以實現自清潔效果；納米二氧化鈦還在醫療設備、導管、手術室、防曬化妝品、防曬服、增白產品、耐老化涂料等領域廣泛應用；此外，納米二氧化鈦還可用于鋰離子電池的負極材料、氫能源的光催化或光電催化制取等能源轉化及存儲領域。

隨著二氧化鈦運用范圍的不斷擴大，如在空氣治理、材料成型、涂料、油墨制備等應用領域，產品性能很大程度上依賴于二氧化鈦粉體在液體介質中的分散程度，分散越好，最終產品應用效果也越好。通常，納米二氧化鈦顆粒尺寸小，表面存在大量的缺陷，表面活性大，處于熱力學不穩定狀態，分散在液體介質中的納米顆粒易凝結、團聚，發生聚沉，不能形成穩定的分散液，失去了納米顆粒特有的性能，造成在實際應用中具有很大的缺陷。主要表現在：(1)在光觸媒領域，它們配制成光觸媒后無法噴涂于門窗、皮具等表面，因為會形成白色斑點，影響美觀，團聚后的納米顆粒光催化活性不高，去除甲醛等污染物效果不明顯；(2)在自清潔領域，由于它們的光散射、反射強，造成透光率差，因此無法直接用于玻璃、鏡子等透明表面；(3)在美容護膚產品領域，它們無法用來制造透明、自然膚色的護膚、防曬產品，會使肌膚呈現不自然的白色；(4)在膜產品領域，無法在透明薄膜制品、透明耐用面漆、精細陶瓷等方面廣泛應用。

通常，納米分散液的制備關鍵是克服使顆粒團聚的作用力，提高納米顆粒在液相介質中的穩定性和延長分散穩定時間。目前，有報道采用物理分散法和化學分散法制備穩定的納米顆粒分散液。其中，物理分散法主要是利用外界作用力使納米粒子分散，包括機械攪拌分散，超聲波分散和高能處理法分散，物理分散法存在的缺點是，如果外界作用力停止，粒子會重新聚集?；瘜W分散法則是利用表面化學方法，加入表面處理劑進行分散，如水相分散納米顆粒的制備通常是通過水溶性表面活性劑或聚合物的誘導和約束實現，但顆粒表面覆蓋了有機物等修飾分子，削減了分散性控制對于提升材料性能的貢獻；同時，不同的應用體系也可能會和表面修飾的分子起到不良的反作用效果，降低最終產品的應用性能。此外，上述方式獲得的二氧化鈦分散液產物都為液體懸濁液，顆粒無法完全單分散且粒子顆粒大小不均勻，無法形成穩定的膠體狀分散液，造成運輸成本高和實際應用受限等困難。

受制備技術與合成工藝等影響，當前市場上所謂的納米二氧化鈦粉體都是由納米級顆粒團聚而成的大顆粒，并不是真正意義上的納米二氧化鈦材料，這些材料在水中分散性差、不透明、易于沉降，造成在實際應用中具有很大的缺陷。因此，為進一步提升二氧化鈦納米材料的應用領域和使用效果，亟需開發一種具有單分散、高活性的納米二氧化鈦粉體，可以有效解決納米二氧化鈦應用中如何快速高效分散的技術難題。這種粉體應具有的主要性能有：(1)粉體必須能穩定分散在液相介質中形成透明性高的納米顆粒分散液，分散后的納米粒子需長時間穩定且不團聚產生沉淀；(2)粉體在制備或處理過程中無表面有機物修飾分子，可使納米二氧化鈦粉體的應用領域具有普適性；(3)粉體在分散應用過程中不能添加有機物等作為納米粒子的分散劑，分散液配制過程中盡量做到無毒無害；(4)在光催化應用領域，該納米二氧化鈦粉體分散液具有高的光催化活性。

發明內容

為提升二氧化鈦納米材料的應用領域和使用效果，本發明的一個目的是提供一種具有單分散、高活性的納米二氧化鈦粉體材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：