1、产品及其制备特点
聚集态纳米TiO2光催化材料(AN-TiO2)是由纳米TiO2单元粒子聚集成的较规则形状微米颗粒构成的功能性粉体,其中TiO2含量大于98%,为锐钛矿晶型,单元粒子15-18nm,聚集体颗粒大小约1μm。AN-TiO2是通过对含TiO2无机材料进行纯化、纳米化改性、解聚分散和稳定化等工序处理制备而成,制备过程绿色清洁、无“三废”和化学污染物产出,工艺简单、成本低廉,AN-TiO2的车间成本不足P25(国际知名商用纳米TiO2)的一半。
AN-TiO2具有强烈的光催化降解有机污染物和分解水制氢、还原CO2等性能及良好的循环使用性能,在紫外光照下可快速降解有机染料、抗生素、苯酚等污染物。AN-TiO2具有与国内外同类技术和产品相比的明显优势,其降解污染物性能与(P25)相当,循环使用性能优于P25。
AN-TiO2具有优异的光催化氧化和还原性能、回收与循环使用性能和依托其特定的微纳米二元结构构建自清洁涂层材料等特性,可用于水处理、空气净化、制氢、建筑、农业和新能源等领域。
AN-TiO2是国内某研究团队在纳米功能材料研究方向的重要成果,AN-TiO2的制备和应用技术具有相比钛盐水解法、溶胶-凝胶法和水热法等传统制备纳米TiO2方法的明显优势,正在申请国家发明专利。
2、产品技术原理 AN-TiO2中的纳米TiO2单元粒子经紫外光照射,发生结构上价带电子向导带转移的电子越前,由此形成光生电子(e-)和空穴(h+),二者再进一步与周边物质反应生成高活性的羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-)。·OH、·O2-和h+通过强氧化作用形成对有机污染物的降解以消除其危害;e-利用其还原作用具有分解水制氢、还原CO2、还原高价重金属离子和光催化活化过硫酸盐(PMS)的性能。 AN-TiO2由微米尺度聚集体所构成,在重力和离心力作用下易沉降,所以具有良好的在水体中使用时的回收性和循环使用性能,减少用量和使用成本。 AN-TiO2聚集体为微米大小,聚集体表面由分散型的纳米TiO2粒子构成,因此具有典型的微纳米二元结构特征。将AN-TiO2用特定的低表面能有机物改性可制得仿自然界“荷叶”结构和具有超疏水、对水低粘附特点的自清洁效应涂层材料。在雨水和喷涂水的冲刷下,附着在该涂层表面的污染物可被清理,从而保持基材表面的清洁和美观。AN-TiO2改性自清洁效应涂层材料也可与树脂等聚合物混合制成母粒,再通过共挤和吹膜方式制得自清洁塑料薄膜,并在其用作农业大棚膜时基于表面的超疏水和对水的低粘附性而使雨雪及时脱落,从而消除因雨雪滞留而对薄膜透光的影响,更重要的是可避免雨雪结冰对薄膜的划伤。 3、产品技术指标 (1)AN-TiO2符合国家标准《纳米二氧化钛GB/T-》。其中,二氧化钛含量≥90%,电镜平均粒径≤nm,XRD线宽法平均粒径≤nm,比表面积≥90m2/g,团聚指数≤,汞(Hg)质量分数≤0.%,砷(As)质量分数≤0.%,铅(Pb)质量分数≤0.%,水分的质量分数≤2%,白度≥90度,堆密度≤0.5g/cm3。 (2)AN-TiO2紫外光照下,对水中代表性污染物甲基橙(浓度10ppm)降解率大于95%,与国外产品P25相当。循环5次使用对甲基橙降解率比首次使用降低不超过10%。 (3)AN-TiO2车间成本小于5万元/吨(远低于国内外产品35-80万元/吨售价)。 4、微观结构 5、投资与收益 规模0吨/年AN-TiO2生产线,购置设备需投资约80万元。需使用厂房m2。 AN-TiO2产品加工成本约3万元/吨;按售价20万元/吨(国内外同类产品售价35-80万元/吨)计算,年生产并销售0吨,可创产值2亿元,利税1.7亿元。