Công nghệ sửa đổi lớp phủ vô cơ và hữu cơ Titanium dioxide

Rutile titan dioxide là chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm khoảng 3,0eV. Nó có hoạt tính quang xúc tác mạnh mà không bị biến đổi bề mặt, do đó nó có thể tạo ra các gốc tự do oxy hoạt tính cao dưới bức xạ của tia cực tím mặt trời. , gốc oxy tự do này có thể phát huy khả năng oxy hóa mạnh, sẽ làm hỏng môi trường xung quanh titan dioxide và ảnh hưởng đến tuổi thọ của sản phẩm. Do đó, sửa đổi bề mặt là một nhiệm vụ cực kỳ quan trọng trong sản xuất và chế biến titan dioxide.

Sửa đổi bề mặt là việc sử dụng các chất phụ gia sửa đổi để phản ứng với bề mặt của titan dioxide, do đó thay đổi các đặc tính bề mặt và cải thiện hiệu suất của sản phẩm. Hiện tại, việc sửa đổi bề mặt của titan dioxide được chia thành hai phương pháp: lớp phủ vô cơ và lớp phủ hữu cơ.

1. Lớp phủ vô cơ titan dioxide

Lớp phủ vô cơ là phủ bề mặt của các hạt titan dioxide bằng một lớp màng mỏng vô cơ một lớp hoặc nhiều lớp bằng phương pháp phản ứng lắng đọng, tạo thành một rào cản giữa các hạt và môi trường, để cải thiện hiệu suất của titan dioxide. Việc sửa đổi bề mặt vô cơ của titan dioxide thường được thực hiện bằng lớp phủ nhôm, lớp phủ silicon, lớp phủ zirconium và nhiều phương pháp phủ hỗn hợp.

Đối với lớp phủ silicon, màng được hình thành trong điều kiện trung tính và hơi axit tương đối “mềm”, trong khi màng được hình thành trong điều kiện kiềm tương đối dày đặc, thường thông qua quá trình thủy phân natri silicat để tạo ra silicon. Các mixen sau đó được cố định trên bề mặt titan dioxit qua liên kết Ti-O-Si, đồng thời, sự hình thành liên kết Si-O-Si cũng có thể được sử dụng để đảm bảo màng liên tục và đồng nhất.

Đối với lớp phủ nhôm, liên kết Ti-O-Al được hình thành thông qua phản ứng của OH-Al và nhóm -OH trên bề mặt titan dioxit. Sự gia tăng số lượng các cụm tạo điều kiện thuận lợi cho lớp phủ. Đồng thời, trong điều kiện pH cao, tốc độ tăng trưởng có hướng của OH-Al chiếm ưu thế so với tốc độ lắng khi nhiệt độ tăng lên và hình thái màng thay đổi từ các lớp giống như tấm đồng nhất và liên tục thành các bông tương đối lỏng lẻo. .

Lớp phủ vô cơ được chia cụ thể thành hai phương pháp: lớp phủ khô và lớp phủ ướt theo các phương pháp xử lý khác nhau.

(1) Lớp phủ khô titan dioxit

Trong lớp phủ khô, các halogen kim loại thường được gắn vào bề mặt titan dioxide bằng cách phun không khí, và sau khi nung và oxy hóa, hơi nước nóng được đưa vào để thúc đẩy quá trình thủy phân của nó để tạo thành một lớp màng mỏng trên bề mặt hạt.

(2) Lớp phủ ướt titan dioxit

Lớp phủ ướt chủ yếu được thực hiện trong môi trường nước, cũng được chia thành ba loại: phương pháp đun sôi, phương pháp trung hòa và phương pháp cacbon hóa.

2. Lớp phủ hữu cơ titan dioxide

Lịch sử phát triển của lớp phủ hữu cơ ngắn hơn so với lớp phủ vô cơ, nhưng nó phát triển rất nhanh do đặc điểm của liều lượng nhỏ (thường chỉ từ 0,1% đến 1% trọng lượng của chất màu) và hiệu quả lớn. Có ba phương pháp phủ hữu cơ chính trong phòng thí nghiệm, đó là phương pháp ướt phân tán tốc độ cao, phương pháp phân tán rung và phương pháp nghiền bột bằng máy khí. Trong quá trình thử nghiệm hàng ngày, chúng tôi chủ yếu áp dụng phương pháp ướt phân tán tốc độ cao để xử lý.

Nói chung, trong quá trình phủ hữu cơ, một phần của chất xử lý hữu cơ được kết nối với bề mặt của titan dioxide bằng cách hấp phụ vật lý, và phần còn lại phản ứng với các nhóm hydroxyl trên bề mặt của các hạt và sau đó kết hợp chặt chẽ với bề mặt titan dioxit. Chất phân tán, chất liên kết, chất hoạt động bề mặt, vv được sử dụng.

3. Phủ composite với titanium dioxide

Vì lớp phủ vô cơ và lớp phủ hữu cơ có điểm nhấn riêng. Nói chung, mục đích chính của lớp phủ vô cơ là giảm hoạt tính quang xúc tác của titan đioxit, cải thiện khả năng chống chịu thời tiết, do đó tăng tuổi thọ của sản phẩm, trong khi mục đích chính của lớp phủ hữu cơ là cải thiện khả năng phân tán của sản phẩm trong phương tiện truyền thông khác nhau và sự ổn định phân tán.

Hai phương pháp không thể thay thế lẫn nhau, do đó, trong các hoạt động ứng dụng thực tế, chế độ hoạt động của lớp phủ vô cơ đầu tiên và sau đó là sửa đổi hữu cơ chủ yếu được sử dụng để sửa đổi bề mặt của các hạt titan dioxide để đạt được mục đích, đó là sử dụng silicon, Chất vô cơ hòa tan các nguồn như nhôm và zirconi (như silicon dioxide, nhôm oxit, v.v.) hoàn thành một hoặc thậm chí nhiều lớp lớp phủ vô cơ trong điều kiện nhiệt độ và pH thích hợp tương ứng để tăng cường khả năng chống chịu thời tiết. Sau đó, chọn một cấu trúc cầu nối phù hợp để kết nối các nhóm axit béo hoặc axit thơm có tính ưa nước mạnh để tăng cường khả năng phân tán trong nước và độ ổn định phân tán của nó.