納米二氧化鈦的分散性受哪些因素的影響？

納米TiO2不易在非極性介質(zhì)中分散，在極性介質(zhì)中易凝聚直接影響到了納米二氧化鈦?zhàn)陨韮?yōu)異性能的發(fā)揮。因此亟需解決納米二氧化鈦分散性問題。

胡杰等發(fā)現(xiàn)在納米二氧化鈦的水分散體系中，主要是范德華力、靜電排斥作用力、因吸附層而產(chǎn)生的位阻效應(yīng)等。另外，納米二氧化鈦的分散機(jī)理還可以從雙電子層理論解釋。雙電子層理論是指微粒的內(nèi)部稱為微粒核一般帶負(fù)電荷形成一個(gè)負(fù)離子層，其外部由于電性吸引而形成一個(gè)正離子層(反離子層包括非活動(dòng)性離子層和擴(kuò)散層)，合稱為雙電層。該理論一般情況下是依靠調(diào)節(jié)PH值或是加入電解質(zhì)，使粒子表面產(chǎn)生電荷，以增大雙電層厚度和顆粒表面的電位值，使顆粒之間產(chǎn)生排斥力，從而實(shí)現(xiàn)顆粒的分散性。
1.pH值對(duì)納米TiO2分散性的影響
二氧化鈦在水溶液中由于pH值得不同，可以帶正電、負(fù)電或是電中性。當(dāng)pH值較低的時(shí)候，納米TiO2表面形成TiO2- OH2+，導(dǎo)致粒子表面帶正電荷；當(dāng)pH值處于中間值時(shí)，粒子表面形成Ti-OH鍵，此時(shí)粒子呈電中性，納米TiO2的分散性能最差；當(dāng)pH值較高的時(shí)候，粒子表面形成OH-O-鍵，使粒子表面帶負(fù)電荷，此時(shí)pH值越大，粒子表面的負(fù)電荷越多，雙電層的厚度越厚，粒子間的斥力位能越大，粒子分散效果越好。郭文錄等人認(rèn)為在納米二氧化鈦水分散體系穩(wěn)定性的研究中認(rèn)為，pH=10時(shí)分散效果為最佳狀態(tài)。
2.電解質(zhì)對(duì)納米TiO2分散性的影響
納米二氧化鈦的分散性與電解質(zhì)有關(guān)。納米二氧化鈦在純水作為分散劑時(shí)，分布不均勻是由于粒子間靜電吸引而導(dǎo)致的。而研究表明當(dāng)有機(jī)溶劑作分散劑的水溶液中，納米二氧化鈦分散性較好。任夕娟等通過實(shí)驗(yàn)證明電解質(zhì)離子價(jià)越高，凝集作用越強(qiáng)，及少量電解質(zhì)也會(huì)使分散液凝集。因此在平時(shí)的使用、保存中應(yīng)避免無機(jī)鹽的混入和附著。
3.表面活性劑對(duì)納米TiO2分散性的影響
高分子類表面活性劑可以通過氫鍵、范德華力、靜電吸引力可納米二氧化鈦產(chǎn)生吸附。例如分子鏈較長的(聚丙烯酰胺PAM、聚甲基丙烯酸PMAA等)可以提供空間位阻屏蔽，從而阻礙納米二氧化鈦顆粒的團(tuán)聚。但是加入高分子表面活性劑的量需要嚴(yán)格把控，否則會(huì)適得其反。復(fù)配型表面活性劑對(duì)二氧化鈦分散性效果較好。離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑在溶液中混合已形成膠團(tuán)，非離子表面活性劑分子插入膠團(tuán)后，使得原有的離子型表面活性劑的“離子頭”間的電性排斥力減弱，使得混合溶液中的CMC下降。
4.分散設(shè)備對(duì)納米TiO2分散性的影響
納米二氧化鈦具有半導(dǎo)體性質(zhì)，并且具有高穩(wěn)定性、高透明性、高活性等優(yōu)異的特性。在目前工業(yè)研究應(yīng)用中會(huì)大量使用到納米二氧化鈦，作為新興納米材料，提其分散性是非常有必要的。不同的分散設(shè)備，對(duì)其分散也會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的效果。目前，常用的分散設(shè)備有：超聲振蕩分散儀、電動(dòng)攪拌儀、直立式攪拌磨。