1 研究的目的及意义
金红石型纳米二氧化钛在精细陶瓷、高档涂料、防晒化妆品等许多领域有极广泛的用途。金红石型是最稳定的晶型, 结构致密, 与锐钛矿型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。研究发现, 纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化硅等纳米无机粉体对紫外线有较强的吸收和反射能力, 尤其是纳米金红石型的二氧化钛对紫外线的吸收和反射能力最强。一般粒径为30nm 的金红石型二氧化钛对UVA 和UVB 的吸收反射功能最强,是同等粒径氧化锌和二氧化硅的3 ～ 6 倍, 并且纳米二氧化钛具有很高的化学稳定性、热稳定性、非迁移性、无味、无毒、无刺激性, 使用很安全, 因此是无机类抗紫外线的首选。但是, 传统金红石型二氧化钛的制备需经高温固相反应, 经历由无定形～锐钛矿～金红石的转化过程。而高温往往会造成纳米颗粒的硬团聚, 这为后续使用过程所需的分散带来了不便。目前仅有几种室温下合成金红石型纳米晶体的方法报道, 但都消耗了大量的酸或乙醇, 有时还需要较长的时间陈化。[1~3]
本设计希望在对于本工艺深刻理解的基础上，对实际生产工艺、流程、设备和生产车间进行优化设计，从而为本技术的实际应用，打下良好的基础。
2 国内外研究现状与进展
张青红等[4]采用价格低廉的四氯化钛作为基础原料，为了有效控制四氯化钛溶液的水解，需向其中加入硫酸铵溶液以及氨水来调节pH值，水解所得沉淀物经过真空干燥后，室温下就存在锐钛型。在400℃高温下煅烧2h，能够得到纯锐钛矿相纳米TiO2粉体。
廖奇丽等[5]以四氯化钛为基础原料，溶剂和氧供体选用为乙醇，催化剂选用LiI，低温制备出纳米TiO2，具有工艺简单，反应过程容易控制等优点。
周忠诚等[6]以四氧化态为基础原料，低温水解得到金红石纳米TiO2粉体。在对其进行BET、XRD和TEM等一系列表征之后，通过低温水解，四氯化钛的盐酸溶液直接生成金红石相的沉淀产物，经干燥或者低温煅烧之后，得到金红石TiO2粉体，显现出椭圆形的粉体粒子，有着分散性好，比表面积大的优点。
田福祯等[7]使用盐酸法制备出工业四氯化钛，以其水溶液作为原料，加入一种表面活性剂升高温度水解，在溶液的一定浓度以及酸度下一定温度内，水解一定时间即可得到锐钛矿型纳米TiO2。该研究方法为工业化生产提供了无限可能性。
Zhinuo Wang等[8]首次以四氯化钛和草酸钛为原料，采用两种不同的沉淀法制备了二氧化钛纳米粒子，并对其结构和光催化性能进行了研究。通过热重-差示扫描量热法、XRD、TEM、能谱、SAED、紫外-可见光谱、拉曼光谱、N2吸附-脱附等温线和XPS对样品进行了表征，研究了盐的种类和煅烧温度对二氧化钛纳米粒子的晶体结构、形貌、组成、能带隙和光催化活性的影响。结果表明，以四氯化钛为钛源时，非晶钛酸盐至锐钛矿钛酸盐的晶化温度低至250℃，但当选择钛(c2o 4)2时，晶化温度升高至450℃。此外，在约450℃煅烧后，四氯化钛能够动态地将二氧化钛纳米粒子的晶体结构从锐钛矿转变为金红石，而对于钛(C2O4)2，该温度被提高到约850℃。在450℃和550℃的煅烧温度下，两种钛酸盐体系降解甲基橙的最佳光催化性能分别为99.08%和38.6%，这主要与不同的晶体结构和晶粒尺寸有关。
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