納米級(jí)二氧化鈦，亦稱(chēng)鈦白粉。直徑在100納米以下，產(chǎn)品外觀(guān)為白色疏松粉末。納米TiO2具有十分寶貴的光學(xué)性質(zhì)，在汽車(chē)工業(yè)及諸多領(lǐng)域都顯示出美好的發(fā)展前景。納米TiO2還具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無(wú)毒性、超親水性、非遷移性，殺菌功能，且完全可以與食品接觸，所以被廣泛應(yīng)用于抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、涂料、油墨、食品包裝材料、造紙工業(yè)、航天工業(yè)中、鋰電池中。
微波加熱有致熱與非致熱兩種效應(yīng)。微波輻射除了存在“致熱效應(yīng)”
外，還存在著直接作用于反應(yīng)分子而引起的特殊的“非致熱效應(yīng)”，由于微波頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相近，微波被極性分子吸收時(shí)，可與分子平動(dòng)能發(fā)生自由交換，降低反應(yīng)活化能，加快合成速度、提高平衡轉(zhuǎn)化率、減少副產(chǎn)物、改變立體選擇性等效應(yīng)，從而促進(jìn)了反應(yīng)進(jìn)程，即所謂的“特殊效應(yīng)”或“非致熱效應(yīng)”。
微波水熱法是把傳統(tǒng)的水熱合成法與微波場(chǎng)結(jié)合起來(lái)的一種新方法。其基本原理是利用微波場(chǎng)作為熱源，反應(yīng)介質(zhì)在特制的能通過(guò)微波場(chǎng)的耐壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)微波加熱創(chuàng)造一個(gè)高溫高壓反應(yīng)環(huán)境，使通常難溶或者不溶的物質(zhì)溶解并且重結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)分離和熱處理得到產(chǎn)物。由于在高溫高壓條件下，介質(zhì)水處于臨界狀態(tài)，反應(yīng)物在水中的物性和化學(xué)反應(yīng)性能都有很大改變，因此制備反應(yīng)是在非理想、非平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，其反應(yīng)過(guò)程和機(jī)理也與常態(tài)下反應(yīng)有很大的差異，反應(yīng)的活性得到大大提高。在微波加熱條件下，瞬間可使整個(gè)反應(yīng)體系溫度達(dá)到結(jié)晶化溫度，極大地加速了合成與晶化的速度。對(duì)于凝膠反應(yīng)，沉淀凝膠可快速溶解并均勻成核，迅速達(dá)到過(guò)飽和，縮短了結(jié)晶化時(shí)間。另外微波水熱法具有可操作性和可調(diào)變性，有利于低價(jià)態(tài)、中間態(tài)與特殊價(jià)態(tài)化合物的生成，并能均勻地進(jìn)行離子摻雜。
以四氯化鈦為原料，加入聚丙烯酸（PAA）為表面修飾劑，采用微波水熱法可成功制備了納米TiO2。其中聚丙烯酸（PAA）的加入量為比15%。反應(yīng)物經(jīng)混合后置于微波消解儀MDS-6G系統(tǒng)反應(yīng)罐中，在微波加熱到180℃后，反應(yīng)30min，得到的產(chǎn)物粒徑均勻超細(xì)，晶化度高，比表面積大，催化活性高，進(jìn)行一定的熱處理，得到平均粒徑為10nm 的納米TiO2 粉體。常規(guī)水熱需8小時(shí)，而且相對(duì)結(jié)果差。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，作為外加場(chǎng)引入的微波能顯著提高反應(yīng)速度，得到更理想的產(chǎn)品。
采用微波輻射與水熱法相結(jié)合的微波水熱法是一種新型制備方法。作為外加場(chǎng)引入的微波能使溶液在很短的時(shí)間被均勻的加熱，大大消除了溫度梯度的影響，同時(shí)有可能使沉淀相在瞬間萌發(fā)成核，TiO2 膠體顆粒迅速地發(fā)生晶化，從而獲得粒徑均勻的超細(xì)納米TiO2 粉體。
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