水热法制备纳米二氧化钛

一、项目简介

二氧化钛（TiO2）是一种无毒、化学稳定性好、光折射率高的多功能氧化物材料。它有金红石型（Rutile）、锐钛矿型（Anatase）和板钛矿型（Brookite）三种晶体结构。TiO2广泛用于涂料、油漆、电子陶瓷、催化剂等方面。纳米TiO2粒径小、比表面积大。金红石型纳米TiO2对紫外线有强烈吸收与散射，可用作防紫外线材料（涂层、薄膜、纤维、化妆品等）和高档汽车漆中的效应颜料。锐钛矿型纳米TiO2在环境保护方面可用作光催化剂降解废水和空气中的有机物，同时也是制造未来清洁能源-太阳能光电化学电池的首选电极材料；也是复合抗菌材料的重要组分。因此，纳米TiO2是一种具有广泛用途的新材料。

目前工业化生产纳米TiO2粉体的方法是化学沉淀法，其工艺过程虽比传统的沉淀法有很多改进，但仍不可能避免热处理晶化过程，因而产物的团聚问题难以解决。

本项目采用改进的水热法制备纳米TiO2粉体。所谓水热法是指反应在水的沸点（100℃）以上的密闭压力容器中进行。水热法的特点是：

1.产物在水热反应条件下己晶化，无需再经过常规的热处理晶化过程，从而可以减少或消除热处理过程中难以避免的颗粒间的团聚。

2.改变反应条件，可以得到具有不同晶体结构、不同结晶形态、粒度可控的粉体产物。这就为制备无或较少硬团聚的纳米粉体材料提供了一条可行的途径。

水热法制备纳米TiO2粉体，国内尚没有实现工业化生产的先例。国际上也只有日本少数公司采用。其原因可能是对反应设备条件的要求较高，需要耐温、耐压、耐酸腐蚀的压力反应釜。我们在原来研究工作的基础上进行了较大改进，可以在相对较低的水热反应温度（100～130℃）条件下制备出粒度均匀、分散性好的金红石型和锐钛矿型纳米二氧化钛粉体。从而大大降低了对反应设备条件的要求，为实现工业化生产提供了现实可能性。

二、主要技术指标

金红石型TiO2：

粒径：短棒状，10～20nm；

BET比表面积：120～130m2/g；光吸收：参见附图；

分散性：在水中不加分散剂可自动再分散。

浓度为10g/L(1%wt.)的纳米TiO2水溶液放置一周未发生沉降。锐钛矿型TiO2：

粒径：10nm，类球状粒子；

分散性：在水中不加分散剂可自动再分散。

三、市场分析与应用前景

如上介绍，纳米二氧化钛的用途很广，目前在有关防紫外线材料和抗菌材料方面己有若干产品，如化妆品中的防晒霜、防紫外线纤维、面料、塑料薄膜、涂料、陶瓷与玻璃表面涂层等。纳米二氧化钛是多种抗菌除臭材料的主要成分之一。金红石型纳米二氧化钛作为效应颜料在国外高档汽车面漆中己成熟应用，国内也已开始应用。纳米二氧化钛在环保与新能源材料方面的应用，国内外都投入了大量人力、物力和财力进行开发研究，己取得具有很好应用前景的成果。纳米二氧化钛太阳能光电化学电池是目前最具实用前景的廉价太阳能电池。纳米二氧化钛也是利用太阳能光解水制氢的首选材料之一。总之，纳米二氧化钛是一种具有广泛用途的多功能氧化物材料。它的实际应用还需要研究单位与生产厂家密切合作进一步开发.

四、所需设备和投资估

算中试主要设备：1.50L耐酸磁力搅拌压力反应釜1台：约15万元。工作温度：150℃；工作压力：15kg/cm2。

2.反应物过滤设备1台：0.5万元

3.其他辅助设备：5万元。

五、效益分析：

以四氯化钛为原料，生产1吨二氧化钛需约2.4吨四氯化钛。纳米金红石型二氧化钛目前的市场价约为20万元/吨，是进口普通二氧化钛价格的10倍、国产普通二氧化钛（锐钛矿型）价格的20倍。

纳米二氧化钛的生产成本（包括原料、水、电、人工费等）<10万元/吨。粗略估算1个50L反应釜的年产量为3吨。10个釜规模的厂，年产量为30吨，年利润可达300万元，投资1－2年即可收回。

六、合作方式

1.转让实验室成果。

2.中试联合开发，成果共享。