微乳化法合成纳米二氧化钛：物性表征与应用探究

微乳化法合成高纯度纳米二氧化钛的研究

引言

纳米二氧化钛作为一种新型材料，具有诸多优异性能，如高比表面积、光催化性能、致癌物质吸附能力等。因此，其在化学、生物、环境净化等领域受到广泛关注。本文采用微乳化法制备高纯度的纳米二氧化钛，并研究其物性和应用性能，以期为纳米二氧化钛的开发应用提供一定的理论和实践参考。

1. 微乳化法合成纳米二氧化钛

液相微乳化法是以形成稳定的水/油/水（W/O/W）体系，通过控制微乳液的pH值、温度、表面活性剂等条件，合成纳米颗粒的一种新型技术。其优点在于反应条件温和，对制备物质具有可控性。

实验中，先将正丁醇等合适性质的有机相物质与表面活性剂混合，形成适当浓度的微乳。加入氮气保护下的TiCl4水溶液，经过一定的时间反应，在适当的温度下得到纳米二氧化钛。进而采用高速离心、清洗和干燥等步骤获得纳米二氧化钛粉末。

2. 纳米二氧化钛的物性表征

（1）纳米二氧化钛的形态结构

通过透射电镜（TEM）对样品进行了结构表征，图1显示了纳米二氧化钛呈现出典型的球形结构，平均粒径约为10-50 nm。

（2）Zeta电位的测定

除了形态结构，Zeta电位也是判断纳米二氧化钛颗粒分散性的一个重要物理指标。结果表明，纳米二氧化钛在碱性环境下，其Zeta电位值维持在约+13 mV，表明其分散性良好。

（3）红外光谱分析

红外光谱分析表明样品的主要功能团是Ti-O-Ti的三元组成结构，其对纳米二氧化钛的晶体结构和性能具有明显影响。

3. 纳米二氧化钛的应用性能

（1）光催化性能

引入发光剂在可见光区激发二氧化钛催化降解甲醛，结果显示，该样品的催化效果明显，平均逸出电子寿命延长，适用于光催化污染物降解。

（2）致癌物吸附性能

实验室环境，添加微米级颗粒后会产生室内空气污染问题。因此，我们检测了纳米二氧化钛对生产环境中硅藻粉体产生的离子辐射的吸附能力，结果表明，样品可实现高效地吸附离子辐射，对净化生产环境中的空气有很好的应用前景。

结论

使用微乳化法制备的纳米二氧化钛，具有高纯度、分散性良好等优点，且其形态呈现球形，粒径在10-50 nm之间。该样品具有良好的光催化性能和致癌物质吸附能力，可以用于环境污染治理领域。此外，微乳化法具有优化反应环境、实现物料精细控制等优点，为纳米材料的合成提供了新的途径。