纳米TiO2粉体的分散与改性工艺研究

摘要

论文以悬浮体系粘度为主要评估指标，研究了TiO2在水体系中的分散行为;以改性TiO2吸油值为主要评估指标，研究并确定了TiO2湿法表面改性的工艺条件;通过对TiO2改性，在水相中制备出粒径均匀的球形TiO2团聚颗粒。实验结果表明:
　　 (1)筛选出水玻璃和乙醇胺两种效果较好的分散剂，确定了水玻璃和乙醇胺复合分散剂较优化的分散条件是:复配比0.3％∶0.5％，搅拌时间1.5h，温度20℃，pH值10;
　　 (2)以CTAC作为TiO2的改性剂，通过单因素条件实验和正交实验确定其较优的表面改性工艺条件为:处理温度60℃、改性剂用量2％、pH值7、处理时间2.0h。在该条件下，改性后TiO2的吸油值由未改性的25.31％降低至12.62％;
　　 (3)以CTAC和二乙醇胺作为TiO2复合改性剂，通过单因素条件实验和正交实验确定其较优的表面改性工艺条件为:复配比1.5∶1、pH值6、处理温度65℃、处理时间1.0h。在此条件下，改性后TiO2的吸油值由未改性的25.31％降低至12.85％;
　　 (4)通过向工业钛白粉水相悬浮体系中添加CTAC作为改性助剂，制备出一系列形貌规整、粒径为75～1800μm的球形TiO2团聚颗粒。相关表征结果表明，与未改性的工业钛白粉相比，TiO2的晶型和微观粒度未发生明显变化，所制备团聚颗粒颗粒物负载过渡金属氧化物时，煅烧前后均具有更大的比表面积、孔体积和孔径。分别以未改性的工业钛白粉和所制备的团聚颗粒为载体，负载锰、钒等过渡金属氧化物制得脱硝催化剂并进行了脱硝活性评价，结果表明，与未改性钛白粉作载体相比，以团聚颗粒为载体所制备的脱硝催化剂在催化剂适用温度窗口下，均表现出更好的脱硝活性。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 纳米TiO2的分散

1．1．1 纳米粉体的团聚

1．1．2 纳米TiO2在水介质中的分散机理

1．1．3 纳米TiO2的分散方法

1．1．4 分散剂种类

1．1．5 影响纳米TiO2在介质中分散的因素

1．2 纳米TiO2表面改性

1．2．1 纳米TiO2无机改性

1．2．3 纳米TiO2有机表面改性

1．2．4 影响纳米TiO2表面改性的因素

1．3 本课题的主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验材料及实验仪器

2．1．1 主要实验药品及气体

2．1．2 主要实验仪器及设备

2．2 实验方法

2．2．1 实验步骤

2．2．2 分析方法

2．3 样品的表征

2．3．1 红外光谱

2．3．2 X-射线衍射

2．3．3 透射电子显微镜

2．3．4 扫描电镜

2．3．5 比表面积和孔结构测试

第三章 TiO2粉体在水性介质中的分散及分散剂的筛选与优化

3．1 引言

3．2 单分散剂筛选实验

3．2．1 单组份无机分散剂对TiO2水分散体系粘度的影响

3．2．2 单组份有机分散剂对TiO2水分散体系粘度的影响

3．2．3 水玻璃加入量对TiO2水分散体系粘度的影响

3．2．4 小结

3．3 分散剂复配实验

3．4 水分散体系中纳米TiO2分散工艺条件的优化

3．4．1 pH对体系粘度的影响

3．4．2 搅拌时间对体系粘度影响

3．4．3 温度对体系粘度的影响

3．5 本章小结

第四章 TiO2的表面改性及表面改性工艺研究

4．1 引言

4．2 TiO2的单改性剂改性实验

4．2．1 改性剂的筛选

4．2．2 单因素条件实验

4．2．3 正交实验

4．2．4 产品的表征

4．3 TiO2的复合改性实验

4．3．1 复合改性剂筛选

4．3．2 单因素实验

4．3．3 正交实验

4．3．4 产品的表征

4．4 本章小结

第五章 水相悬浮体系中钛白粉团聚体的制备及其在催化脱硝中的应用

5．1 引言

5．2 结果与讨论

5．2．1 TiO2颗粒的表征

5．2．2 催化剂结构分析

5．2．3 催化剂脱硝活性评价

5．3 本章小结

第六章 结束语

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文