自18世紀末發現鈦(tai)元(yuan)素到(dao)20世紀初采(cai)用(yong)(yong)硫酸法(fa)制備商用(yong)(yong)鈦(tai)白粉以來,至今(jin)已有100多年的鈦(tai)白粉制備及商用(yong)(yong)歷史。鈦(tai)白粉作為最佳的白色(se)顏(yan)料,具(ju)有化(hua)學性質穩定、高白度、高遮蓋率等(deng)優點,在涂料、塑料、造紙、油墨、化(hua)妝品、橡(xiang)膠等(deng)領域得(de)到(dao)廣泛(fan)應用(yong)(yong)。

　　由于未包(bao)(bao)(bao)覆鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉自(zi)身(shen)存在(zai)(zai)(zai)一定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)晶格缺(que)陷(xian),致使(shi)(shi)其(qi)具(ju)(ju)有較(jiao)強的(de)(de)光催化(hua)活性(xing)(xing),在(zai)(zai)(zai)太陽光照射下易產(chan)生(sheng)具(ju)(ju)有高(gao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)活性(xing)(xing)基團,致使(shi)(shi)其(qi)周圍(wei)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)有機樹脂發(fa)生(sheng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)降(jiang)解,降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽(shou)命。同時,未包(bao)(bao)(bao)覆鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉顆(ke)粒表(biao)面能(neng)(neng)較(jiao)高(gao),自(zi)身(shen)團聚嚴重,致使(shi)(shi)其(qi)分散穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)能(neng)(neng)較(jiao)低(di),降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)在(zai)(zai)(zai)實(shi)(shi)際應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)(de)穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。此外,未包(bao)(bao)(bao)覆鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉暴露于外界環(huan)境中(zhong)時,溫度的(de)(de)變化(hua)及(ji)酸(suan)雨的(de)(de)侵蝕致使(shi)(shi)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉發(fa)生(sheng)粉化(hua),降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽(shou)命。在(zai)(zai)(zai)涂料、化(hua)妝品(pin)工業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong),鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉需(xu)具(ju)(ju)備優(you)異的(de)(de)分散穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)耐(nai)光性(xing)(xing)能(neng)(neng);在(zai)(zai)(zai)塑料、造紙及(ji)橡膠工業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong),鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉需(xu)具(ju)(ju)備優(you)異的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)及(ji)耐(nai)光性(xing)(xing)能(neng)(neng);在(zai)(zai)(zai)油墨工業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong),鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉需(xu)具(ju)(ju)備優(you)異的(de)(de)分散穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。為滿(man)足鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉在(zai)(zai)(zai)實(shi)(shi)際工業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)(de)要求,需(xu)對鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉進(jin)行無機包(bao)(bao)(bao)覆(氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鋁、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)硅、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鋯、磷酸(suan)鋁等(deng))處理,改善其(qi)分散穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、耐(nai)光性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)耐(nai)候性(xing)(xing)能(neng)(neng)。

　　與發(fa)(fa)達(da)(da)國(guo)(guo)家(jia)相(xiang)比中國(guo)(guo)鈦(tai)白粉(fen)工(gong)業(ye)起(qi)步(bu)較晚,鈦(tai)白粉(fen)產品的應用性(xing)能(neng)(neng)及穩定性(xing)能(neng)(neng)與發(fa)(fa)達(da)(da)國(guo)(guo)家(jia)相(xiang)比具有一定的差距(ju)。面(mian)對發(fa)(fa)達(da)(da)國(guo)(guo)家(jia)對鈦(tai)白粉(fen)無機包(bao)覆工(gong)藝及機理的封鎖,研發(fa)(fa)具有優異應用性(xing)能(neng)(neng)與穩定性(xing)能(neng)(neng)的鈦(tai)白粉(fen)產品及剖析鈦(tai)白粉(fen)無機包(bao)覆的機理具有極其(qi)重要的意義。

　　對于鈦白粉(fen)(fen)無(wu)機包(bao)覆產(chan)(chan)品(pin),其(qi)應用(yong)性(xing)(xing)能較大程(cheng)度上取決于包(bao)覆層的(de)(de)微觀(guan)結(jie)構。實現(xian)鈦白粉(fen)(fen)表面無(wu)機包(bao)覆層微觀(guan)結(jie)構的(de)(de)精準調控,是鈦白粉(fen)(fen)產(chan)(chan)品(pin)應用(yong)性(xing)(xing)能優(you)化的(de)(de)重要技術基礎。此(ci)外(wai),闡明鈦白粉(fen)(fen)表面無(wu)機包(bao)覆提升分散穩定性(xing)(xing)能、耐(nai)(nai)光(guang)性(xing)(xing)能及耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)能的(de)(de)機理(li)(li),對設計和制備具有優(you)異應用(yong)性(xing)(xing)能的(de)(de)鈦白粉(fen)(fen)包(bao)覆產(chan)(chan)品(pin)具有重要的(de)(de)理(li)(li)論意義。

　　近年來,筆者及所在課題組采用(yong)液相化學沉淀法(fa)和材(cai)料(liao)界(jie)面結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)與性能先進(jin)(jin)表征方法(fa),深入研(yan)究了(le)包(bao)(bao)覆(fu)工藝對(dui)包(bao)(bao)覆(fu)層微觀(guan)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)精準調(diao)控規(gui)律及納米包(bao)(bao)覆(fu)層的(de)形成(cheng)過程,得到了(le)氧化鋁(lv)、二氧化硅(gui)、二氧化鋯及磷酸鋁(lv)包(bao)(bao)覆(fu)鈦白粉(fen)的(de)優化包(bao)(bao)覆(fu)工藝條件,構(gou)(gou)(gou)(gou)建(jian)了(le)包(bao)(bao)覆(fu)層微觀(guan)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)、理化性能及應(ying)用(yong)性能之間(jian)的(de)構(gou)(gou)(gou)(gou)效關(guan)系,揭示(shi)了(le)包(bao)(bao)覆(fu)層對(dui)鈦白粉(fen)應(ying)用(yong)性能的(de)提升機理。基于上述(shu)工作(zuo),并結(jie)合國內外的(de)研(yan)究現狀,筆者從包(bao)(bao)覆(fu)層微觀(guan)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)與調(diao)控、構(gou)(gou)(gou)(gou)效關(guan)系、應(ying)用(yong)性能提升機理等角度對(dui)納米無機物包(bao)(bao)覆(fu)改性鈦白粉(fen)研(yan)究進(jin)(jin)展(zhan)及發展(zhan)趨勢進(jin)(jin)行了(le)綜述(shu)。

　　1 氧(yang)化鋁包覆鈦白粉

　　鈦白(bai)粉表(biao)面(mian)(mian)包(bao)覆氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)是(shi)工(gong)業中(zhong)(zhong)常見的提(ti)升鈦白(bai)粉水(shui)性(xing)體(ti)系分散穩(wen)定性(xing)能(neng)的手段(duan)之(zhi)一,是(shi)鈦白(bai)粉后(hou)處理過程中(zhong)(zhong)不可(ke)或(huo)缺的工(gong)序(xu)。其(qi)(qi)中(zhong)(zhong),鈦白(bai)粉表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)包(bao)覆層微觀結(jie)構對其(qi)(qi)顆粒表(biao)面(mian)(mian)羥(qian)基密度、表(biao)面(mian)(mian)自由能(neng)、表(biao)面(mian)(mian)電(dian)位(wei)(wei)、空間位(wei)(wei)阻等表(biao)面(mian)(mian)性(xing)質產(chan)生(sheng)直接影響,進而影響其(qi)(qi)在水(shui)性(xing)體(ti)系中(zhong)(zhong)的分散穩(wen)定性(xing)能(neng),通過調控包(bao)覆工(gong)藝(yi)因素可(ke)實現氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)包(bao)覆層微觀結(jie)構調控和優化(hua)(hua)。

　　1.1 包覆層微觀結構與調控

　　鈦(tai)白粉表面(mian)(mian)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)過程中,水(shui)合(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)一(yi)次粒(li)子的(de)物相結構(gou)及其在鈦(tai)白粉顆粒(li)表面(mian)(mian)的(de)成膜(mo)過程共同決定了(le)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)的(de)微觀(guan)結構(gou)。因此,研究包(bao)(bao)覆(fu)(fu)工藝因素(如(ru)反應pH、反應溫度(du)、漿料濃度(du)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)量(liang)、反應時間、熟化(hua)(hua)時間、鹽溶液種(zhong)類及含(han)(han)量(liang)、預分散(san)劑種(zhong)類及含(han)(han)量(liang)等)對(dui)水(shui)合(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)一(yi)次粒(li)子物相結構(gou)及其生長過程的(de)影響規(gui)律(lv)與機制,是實現包(bao)(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)微觀(guan)結構(gou)精(jing)準調控(kong)的(de)關鍵(jian)。各包(bao)(bao)覆(fu)(fu)工藝參數對(dui)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)微觀(guan)結構(gou)的(de)調控(kong)規(gui)律(lv)總(zong)結如(ru)下。

　　1)調節反應pH,一(yi)(yi)方面(mian)(mian)可以調控水合(he)氧(yang)(yang)化鋁一(yi)(yi)次粒子(zi)或聚合(he)粒子(zi)的(de)(de)生成速(su)率(lv)、表面(mian)(mian)電位(wei)及(ji)其向鈦白粉(fen)顆粒表面(mian)(mian)的(de)(de)遷移與異相(xiang)(xiang)成核速(su)率(lv),進(jin)而控制包覆層的(de)(de)連續性及(ji)團聚狀(zhuang)態;另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)可以調控包覆層的(de)(de)物相(xiang)(xiang)結(jie)構(gou)(勃姆石、拜耳石及(ji)無定型(xing)水合(he)氧(yang)(yang)化鋁),進(jin)而調控包覆層的(de)(de)孔(kong)(kong)結(jie)構(gou)特性,其中(zhong)不同物相(xiang)(xiang)氧(yang)(yang)化鋁包覆層孔(kong)(kong)隙度由大到小排(pai)序為勃姆石、拜耳石、無定型(xing)水合(he)氧(yang)(yang)化鋁。

　　2)調(diao)節反應(ying)溫度(du)(du),一(yi)是可(ke)(ke)以調(diao)控(kong)包覆層勃姆石(shi)的結晶(jing)度(du)(du)及晶(jing)粒(li)(li)度(du)(du),進而(er)調(diao)控(kong)包覆層孔(kong)隙(xi)度(du)(du);二是可(ke)(ke)以調(diao)控(kong)一(yi)次粒(li)(li)子的脫水縮合速率及其與鈦白粉顆粒(li)(li)間的碰撞概(gai)率,進而(er)調(diao)控(kong)包覆層的團聚狀態及孔(kong)隙(xi)度(du)(du)。

　　3)水合氧(yang)化鋁(lv)(lv)一次粒(li)子首先在(zai)鈦白粉顆粒(li)表面異相(xiang)(xiang)成(cheng)核生成(cheng)連續致(zhi)密(mi)包覆(fu)層(ceng)(ceng)(ceng),后均(jun)相(xiang)(xiang)成(cheng)核生成(cheng)疏松(song)絮狀多(duo)孔(kong)(kong)包覆(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)。調節氧(yang)化鋁(lv)(lv)包覆(fu)量,可以(yi)實現鈦白粉顆粒(li)表面連續致(zhi)密(mi)(內層(ceng)(ceng)(ceng))-疏松(song)絮狀多(duo)孔(kong)(kong)(外層(ceng)(ceng)(ceng))勃姆(mu)石包覆(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的精準調控。

　　4)調(diao)節反(fan)應時間,可以調(diao)控懸浮液中水(shui)合氧化鋁一次粒子(zi)的生成(cheng)(cheng)速度與濃度,改變一次粒子(zi)的成(cheng)(cheng)核(he)狀態(均相成(cheng)(cheng)核(he)或異相成(cheng)(cheng)核(he)),調(diao)節包覆層的連續(xu)性(xing)。

　　5)調節熟化時間,可(ke)以調控水合(he)氧化鋁一次粒(li)子的(de)水解(jie)與(yu)包(bao)覆進(jin)程,調整鈦(tai)白粉顆(ke)(ke)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)與(yu)游離(li)于(yu)顆(ke)(ke)粒(li)之(zhi)間氧化鋁的(de)比例,改變(bian)鈦(tai)白粉顆(ke)(ke)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)氧化鋁包(bao)覆層的(de)孔(kong)隙度及(ji)連續性(xing)。

　　6)調節漿料濃度(du),可以調控懸浮液中水(shui)合(he)氧(yang)化鋁一次(ci)粒子的濃度(du),改變水(shui)合(he)氧(yang)化鋁的成(cheng)核形式(異相或均相成(cheng)核),進而(er)調控鈦白粉顆粒表面氧(yang)化鋁包(bao)覆層的連續性(xing)。

　　7)鈦(tai)白(bai)粉氧(yang)(yang)化(hua)初(chu)(chu)品由硫酸法或氯(lv)化(hua)法制得(de),氯(lv)離子(zi)(zi)或硫酸根可伴隨氧(yang)(yang)化(hua)初(chu)(chu)品漿料進入包(bao)覆(fu)過程(cheng)(cheng)。研究結(jie)果(guo)表(biao)明,NaCl在氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)包(bao)覆(fu)鈦(tai)白(bai)粉過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong),一(yi)方面可以通(tong)過形(xing)成[AlCl4]配(pei)位化(hua)合物降低懸(xuan)浮液中(zhong)(zhong)水(shui)合氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)一(yi)次(ci)粒子(zi)(zi)的濃(nong)度,同(tong)時提高(gao)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)包(bao)覆(fu)層的孔隙度及連(lian)續(xu)性;另一(yi)方面可以改變(bian)鈦(tai)白(bai)粉初(chu)(chu)始漿料的粘度,調控水(shui)合氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)一(yi)次(ci)粒子(zi)(zi)的成核形(xing)式(異相或均相成核),降低氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)包(bao)覆(fu)層的連(lian)續(xu)性。但是,Na2SO4在氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)包(bao)覆(fu)金紅石型鈦(tai)白(bai)粉過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong),對(dui)包(bao)覆(fu)層結(jie)構(gou)的影響不(bu)顯著。

　　8)不同分(fen)散劑種(zhong)類對氧(yang)化鋁包(bao)覆鈦(tai)白(bai)粉樣(yang)品包(bao)覆層(ceng)微觀結構及(ji)分(fen)散穩(wen)定性能的(de)影(ying)響規(gui)律(lv)與其對鈦(tai)白(bai)粉顆粒表面(mian)電位(wei)的(de)影(ying)響規(gui)律(lv)不一致。其中,具有較長(chang)碳鏈長(chang)度(du)的(de)分(fen)散劑易誘導勃姆石晶核生長(chang)并形成(cheng)(cheng)纖維(wei)狀包(bao)覆層(ceng),可以通(tong)過分(fen)散劑的(de)調整誘導勃姆石晶核的(de)生長(chang),調控生成(cheng)(cheng)高孔隙度(du)纖維(wei)狀氧(yang)化鋁包(bao)覆層(ceng),提升鈦(tai)白(bai)粉顆粒間的(de)空間位(wei)阻。

　　1.2 構效關系

　　當氧(yang)化(hua)(hua)鋁包(bao)(bao)覆(fu)層為(wei)(wei)(wei)(wei)勃姆石(shi)(shi)結構,且(qie)其連續性(xing)與孔隙度(du)(du)越高,則絮狀結構越顯著(zhu),鈦白(bai)粉(fen)包(bao)(bao)覆(fu)氧(yang)化(hua)(hua)鋁樣(yang)品(pin)在水性(xing)體(ti)系(xi)中的分(fen)散(san)穩定性(xing)能越優(you)。當反(fan)(fan)(fan)應(ying)pH為(wei)(wei)(wei)(wei)9、反(fan)(fan)(fan)應(ying)溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)70 ℃、氧(yang)化(hua)(hua)鋁與鈦白(bai)粉(fen)質(zhi)量(liang)比為(wei)(wei)(wei)(wei)3.2%、反(fan)(fan)(fan)應(ying)時間為(wei)(wei)(wei)(wei)60 min、熟化(hua)(hua)時間為(wei)(wei)(wei)(wei)120 min、漿料濃(nong)度(du)(du)(固相質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu))為(wei)(wei)(wei)(wei)25%、NaCl加入量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)2.5%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu))、預分(fen)散(san)劑用量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.3%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu))時,所制備氧(yang)化(hua)(hua)鋁包(bao)(bao)覆(fu)金紅石(shi)(shi)型(xing)鈦白(bai)粉(fen)樣(yang)品(pin)表(biao)面生(sheng)成絮狀、高連續勃姆石(shi)(shi)包(bao)(bao)覆(fu)層,具(ju)有優(you)異的水性(xing)體(ti)系(xi)分(fen)散(san)穩定性(xing)能。

　　1.3 性能提(ti)升機理

　　氧(yang)化鋁(lv)包覆(fu)層顯著提(ti)升鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)樣品(pin)在(zai)水(shui)(shui)(shui)性體系中(zhong)(zhong)分散(san)穩定性能(neng)的(de)(de)機理(li)：1)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)絮狀或纖(xian)維狀水(shui)(shui)(shui)合氧(yang)化鋁(lv)包覆(fu)層的(de)(de)形(xing)成阻礙了(le)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)間碰撞團聚(ju),維持(chi)了(le)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)在(zai)水(shui)(shui)(shui)性體系中(zhong)(zhong)的(de)(de)空間穩定;2)連續(xu)絮狀水(shui)(shui)(shui)合氧(yang)化鋁(lv)在(zai)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)形(xing)成,顯著提(ti)升了(le)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)羥基含量,增(zeng)加(jia)了(le)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)潤濕性,加(jia)速(su)其在(zai)水(shui)(shui)(shui)性體系中(zhong)(zhong)的(de)(de)分散(san);3)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)連續(xu)絮狀包覆(fu)層的(de)(de)形(xing)成,增(zeng)加(jia)了(le)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)zeta電位,增(zeng)強(qiang)了(le)顆粒(li)間的(de)(de)靜電斥力,阻礙了(le)顆粒(li)間的(de)(de)團聚(ju)。

　　2 二氧(yang)化硅(gui)包覆鈦白粉

　　鈦白(bai)(bai)粉(fen)表面(mian)二(er)氧化硅(gui)包(bao)覆(fu)層(ceng)可阻礙其(qi)與周圍(wei)(wei)介質及外界環境(jing)(jing)之間(jian)的直接接觸,提升(sheng)鈦白(bai)(bai)粉(fen)的耐候(hou)性能。鈦白(bai)(bai)粉(fen)表面(mian)二(er)氧化硅(gui)包(bao)覆(fu)層(ceng)的微觀結構(gou)(gou)直接決定鈦白(bai)(bai)粉(fen)顆(ke)粒(li)暴露在外界環境(jing)(jing)或周圍(wei)(wei)介質中的面(mian)積,進(jin)(jin)而影響(xiang)其(qi)耐候(hou)性能。近年來,二(er)氧化硅(gui)包(bao)覆(fu)鈦白(bai)(bai)粉(fen)包(bao)覆(fu)層(ceng)微觀結構(gou)(gou)與調控、構(gou)(gou)效關系(xi)及性能提升(sheng)機理(li)的研究(jiu)進(jin)(jin)展歸納總(zong)結如下。

　　2.1 包覆層微觀結(jie)構與調控

　　鈦白粉(fen)表面二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)包覆層物相結(jie)(jie)構為無定型水合二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)(gui),其微觀結(jie)(jie)構主要取決于水合二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)一次粒子在鈦白粉(fen)顆粒表面的吸附、成膜與聚合過(guo)程。各包覆工藝參數對(dui)二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)包覆層微觀結(jie)(jie)構的調(diao)控規律如下。

　　1)調節反(fan)應pH：①可以(yi)(yi)調控硅酸鈉的(de)水(shui)解速率,控制(zhi)二氧(yang)化(hua)硅包覆層的(de)連續(xu)性;②可以(yi)(yi)調控原(yuan)硅酸的(de)聚合(he)形式,控制(zhi)包覆層的(de)致密性;③可以(yi)(yi)調控硅酸鈉的(de)水(shui)解程度,控制(zhi)包覆層的(de)厚度。

　　2)調(diao)節反應溫度：一可(ke)以調(diao)控硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)生(sheng)成速率(lv)及硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)粒(li)子布(bu)朗運(yun)動速率(lv),改變(bian)硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)粒(li)子的成核方(fang)式(均相或異(yi)相),進(jin)而調(diao)控二氧化硅(gui)(gui)(gui)包(bao)覆層的連續性;二可(ke)以調(diao)控硅(gui)(gui)(gui)酸(suan)(suan)膠凝聚合速率(lv),進(jin)而調(diao)控包(bao)覆層的致密(mi)性。

　　3)無定型水合(he)二氧(yang)化硅首先與鈦白粉(fen)顆粒表(biao)面(mian)羥基脫水縮(suo)合(he)形成(cheng)Si—O—Ti鍵形成(cheng)連(lian)續(xu)(xu)(xu)致密較薄包(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)(ceng),然后通過(guo)靜電吸附(fu)作用在鈦白粉(fen)顆粒表(biao)面(mian)形成(cheng)連(lian)續(xu)(xu)(xu)均(jun)勻包(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)(ceng)結構。調節(jie)二氧(yang)化硅包(bao)覆(fu)(fu)量(liang)可以調控包(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)(ceng)厚度(du),但是(shi)對包(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的連(lian)續(xu)(xu)(xu)性(xing)及致密性(xing)無顯著影響。

　　4)調節反應時間(jian),可以改變硅酸粒(li)子的(de)成(cheng)核形式(均相或(huo)異相成(cheng)核),進而調控膜層的(de)連續性(xing)。

　　5)調節熟化時間,可(ke)以改變硅(gui)酸膠凝聚合及其在鈦白(bai)粉顆粒(li)表面(mian)吸附(fu)成(cheng)膜的進度,進而調控(kong)包覆層的連續(xu)性及厚度。

　　6)調(diao)節漿(jiang)料濃度(du),可(ke)以(yi)改變(bian)懸浮液中(zhong)硅酸粒子(zi)的濃度(du),致使硅酸粒子(zi)趨于均相成核后(hou)吸附(fu)于鈦白(bai)粉顆粒表面(mian),進而調(diao)控包覆層的連(lian)續性及厚度(du)。

　　7)NaCl對包覆(fu)(fu)層(ceng)微觀(guan)結構的影響(xiang)不(bu)顯著。調(diao)整初始(shi)漿(jiang)料中Na2SO4的濃度,可以調(diao)節鈦(tai)白粉初始(shi)漿(jiang)料的粘度,進而改(gai)(gai)變硅酸粒子的成核方式,顯著改(gai)(gai)變二氧化硅包覆(fu)(fu)層(ceng)的連續性。

　　8)與鈦(tai)白(bai)粉表面包覆(fu)氧(yang)化鋁(lv)類似,不(bu)同分(fen)散(san)劑(ji)(ji)種類對二氧(yang)化硅包覆(fu)鈦(tai)白(bai)粉樣品包覆(fu)層(ceng)連續致(zhi)密(mi)性及耐(nai)候性能的(de)(de)影響規(gui)律與其對鈦(tai)白(bai)粉顆粒表面電(dian)位的(de)(de)影響規(gui)律不(bu)一致(zhi)。預分(fen)散(san)劑(ji)(ji)可(ke)能是通過調節硅酸(suan)膠凝(ning)聚(ju)合的(de)(de)速度調控包覆(fu)層(ceng)的(de)(de)連續致(zhi)密(mi)性。

　　2.2 構效關系

　　以酸(suan)溶穩定性能為耐(nai)候(hou)性能的(de)評價指標,二(er)氧化(hua)硅(gui)包(bao)覆(fu)(fu)鈦白粉(fen)(fen)樣品包(bao)覆(fu)(fu)層連(lian)續(xu)性越(yue)高(gao)(gao)致(zhi)密性越(yue)好,包(bao)覆(fu)(fu)層越(yue)厚所得(de)包(bao)覆(fu)(fu)樣品的(de)耐(nai)候(hou)性能越(yue)優(you)。當反(fan)應pH為9、反(fan)應溫度(du)為85 ℃、二(er)氧化(hua)硅(gui)與鈦白粉(fen)(fen)質(zhi)量比為2.5%、反(fan)應時間(jian)為90 min、熟化(hua)時間(jian)為120 min、漿(jiang)料濃度(du)(固相質(zhi)量分(fen)數)為25%、預分(fen)散劑用量為0.5%(質(zhi)量分(fen)數)時,制備得(de)到二(er)氧化(hua)硅(gui)包(bao)覆(fu)(fu)鈦白粉(fen)(fen)樣品表面生成高(gao)(gao)度(du)連(lian)續(xu)、致(zhi)密、較厚包(bao)覆(fu)(fu)層,具有優(you)異的(de)耐(nai)候(hou)性能。

　　2.3 性能提(ti)升機理

　　二氧化(hua)硅包(bao)覆(fu)層顯著提升鈦白(bai)(bai)(bai)粉(fen)樣品耐候(hou)性(xing)能的(de)(de)機理：1)二氧化(hua)硅包(bao)覆(fu)層可以有效阻礙(ai)酸(suan)性(xing)物種對鈦白(bai)(bai)(bai)粉(fen)內(nei)核的(de)(de)直(zhi)接侵蝕(shi),減緩外界環境(jing)變化(hua)造成鈦白(bai)(bai)(bai)粉(fen)內(nei)核的(de)(de)風(feng)化(hua);2)二氧化(hua)硅包(bao)覆(fu)層可以抑(yi)制(zhi)鈦白(bai)(bai)(bai)粉(fen)晶(jing)體結構的(de)(de)轉化(hua),提升鈦白(bai)(bai)(bai)粉(fen)的(de)(de)結構與熱穩(wen)定性(xing)能。

　　3 二(er)氧(yang)化鋯包覆鈦白粉

　　鈦(tai)(tai)白粉(fen)具(ju)有(you)一定的光(guang)(guang)催(cui)化活性,可以吸收紫(zi)外光(guang)(guang)產生(sheng)(sheng)活性基團,致(zhi)(zhi)使周圍有(you)機介質發生(sheng)(sheng)降解(jie),降低產品的使用壽(shou)命。二(er)氧(yang)化鋯(gao)折射率高(2.170),且對紫(zi)外光(guang)(guang)的吸收能(neng)力極弱。因此,在(zai)鈦(tai)(tai)白粉(fen)顆粒表面包覆連續致(zhi)(zhi)密(mi)二(er)氧(yang)化鋯(gao),既(ji)能(neng)降低紫(zi)外光(guang)(guang)的吸收,又能(neng)阻(zu)礙活性基團與(yu)周圍介質及(ji)外界環境之間的直接接觸,提升鈦(tai)(tai)白粉(fen)的耐光(guang)(guang)性能(neng)。鈦(tai)(tai)白粉(fen)二(er)氧(yang)化鋯(gao)包覆層微(wei)觀(guan)結構與(yu)調控、構效關系及(ji)性能(neng)提升機理(li)的研(yan)究(jiu)進展如下。

　　3.1 包覆層(ceng)微觀結構與調(diao)控(kong)

　　鈦白粉表面二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鋯包(bao)覆層物(wu)相為無定型水(shui)合(he)(he)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鋯,其包(bao)覆層微(wei)觀結(jie)構主要取決于水(shui)合(he)(he)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鋯一(yi)次(ci)粒子在鈦白粉顆粒表面的吸附、成膜與聚合(he)(he)過(guo)程。各包(bao)覆工藝參(can)數(shu)對二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鋯包(bao)覆層微(wei)觀結(jie)構的調(diao)控(kong)規律(lv)總(zong)結(jie)如(ru)下：在二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鋯包(bao)覆工藝過(guo)程中,Zr4+易形(xing)成水(shui)合(he)(he)鋯離子,主要以[Zr(OH)2·4H2O]48+四聚物(wu)形(xing)式存(cun)在,每一(yi)個(ge)(ge)鋯原子周(zhou)邊(bian)與4個(ge)(ge)架橋(qiao)羥基及4個(ge)(ge)水(shui)分子配(pei)位連接(jie)。水(shui)解沉淀(dian)過(guo)程如(ru)式(1)所示,四聚物(wu)結(jie)合(he)(he)水(shui)通過(guo)失去質子發(fa)生(sheng)再次(ci)聚合(he)(he),通過(guo)羥基架橋(qiao)形(xing)成具(ju)有網絡結(jie)構的多元(yuan)聚合(he)(he)物(wu)。

　　[Zr4(OH)8(H2O)16]8+→[Zr4(OH)16-n(H2O)n+8]n++(8-n)H+

　　(1)

　　1)調節反應pH,一(yi)方(fang)面可以改變鋯(gao)四聚(ju)物(wu)(wu)單體結(jie)合(he)水脫(tuo)質子(zi)的(de)過程(cheng)(形(xing)成(cheng)鋯(gao)四聚(ju)物(wu)(wu)單體溶膠或聚(ju)合(he)形(xing)成(cheng)多孔隙羥基水合(he)氧化鋯(gao)),進而調控包覆層(ceng)的(de)致密性;另一(yi)方(fang)面可以改變四聚(ju)物(wu)(wu)單體及鈦白粉顆粒間的(de)表(biao)面電性,調控四聚(ju)物(wu)(wu)單體的(de)成(cheng)核方(fang)式(異相成(cheng)核或均(jun)相成(cheng)核),進而調控包覆層(ceng)的(de)連續(xu)性。

　　2)調(diao)(diao)節反(fan)應溫(wen)度,一方面可以(yi)調(diao)(diao)控四聚體粒(li)子脫(tuo)質子聚合速(su)率(lv)(lv)(lv)及包(bao)(bao)覆前粒(li)子的(de)網絡結構(gou),另一方面可以(yi)調(diao)(diao)控布朗運動(dong)速(su)率(lv)(lv)(lv)及碰撞概(gai)率(lv)(lv)(lv)改變成(cheng)核方式。以(yi)上(shang)兩方面共(gong)同作用,調(diao)(diao)控包(bao)(bao)覆層的(de)連續性。

　　3)二氧化(hua)鋯在鈦(tai)白粉顆粒表面為逐層(ceng)連(lian)續包覆(fu)過程,調節二氧化(hua)鋯包覆(fu)量可以調控包覆(fu)層(ceng)的厚(hou)度。

　　4)調(diao)(diao)節反(fan)應時間,即調(diao)(diao)節前(qian)驅體(ti)(ti)的添(tian)加速率,可以改變(bian)懸浮液中鋯四(si)聚(ju)體(ti)(ti)單體(ti)(ti)粒子的濃度(du),改變(bian)四(si)聚(ju)體(ti)(ti)單體(ti)(ti)的成(cheng)核(he)形(xing)式(shi),進而調(diao)(diao)控包覆(fu)層的連續性。

　　5)調節(jie)熟化(hua)(hua)時(shi)間,可以調控鋯(gao)四(si)聚體(ti)單體(ti)粒(li)子(zi)的水(shui)解與(yu)包(bao)(bao)覆(fu)進程(cheng)(cheng),改(gai)變二(er)氧化(hua)(hua)鋯(gao)包(bao)(bao)覆(fu)層的連續(xu)性及厚度;同(tong)時(shi),可以調控二(er)氧化(hua)(hua)鋯(gao)包(bao)(bao)覆(fu)層的脫(tuo)水(shui)聚合程(cheng)(cheng)度,改(gai)變二(er)氧化(hua)(hua)鋯(gao)包(bao)(bao)覆(fu)層的致密性。

　　6)調(diao)節漿(jiang)料濃度,可(ke)以改變鋯(gao)四聚體(ti)單體(ti)的成(cheng)(cheng)核形式(異相(xiang)或均相(xiang)成(cheng)(cheng)核),調(diao)控二氧(yang)化鋯(gao)包覆層(ceng)的連續性(xing)。

　　7)調(diao)(diao)節NaCl添(tian)加量,一方面可(ke)以改變[Zr(OH)2·4H2O]48+四聚物(wu)單(dan)體表面的帶電特性,促進(jin)(jin)單(dan)體粒子結合水(shui)脫(tuo)質子過程的進(jin)(jin)行,調(diao)(diao)控(kong)鈦白粉(fen)顆粒表面二氧化鋯包(bao)覆(fu)層的致(zhi)密度;另一方面可(ke)以改變鈦白粉(fen)初(chu)始(shi)漿(jiang)料粘度,調(diao)(diao)控(kong)四聚物(wu)單(dan)體粒子成核形(xing)式(異相(xiang)或均相(xiang)成核),進(jin)(jin)而調(diao)(diao)控(kong)包(bao)覆(fu)層的連續性。

　　8)調(diao)節(jie)預分散劑的(de)種類及用量(liang),可以改變鋯(gao)四(si)聚物單體結合(he)水脫質子的(de)速率,調(diao)控二氧化鋯(gao)包覆層的(de)連續性及致密性。

　　3.2 構效關系

　　以耐光性(xing)能(neng)為(wei)(wei)評價(jia)指標,二(er)(er)氧化鋯包(bao)(bao)(bao)覆(fu)(fu)鈦白(bai)粉樣(yang)(yang)品表(biao)面包(bao)(bao)(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)連續(xu)均勻性(xing)越(yue)好則致密性(xing)越(yue)高,包(bao)(bao)(bao)覆(fu)(fu)樣(yang)(yang)品的(de)耐光性(xing)能(neng)越(yue)優(you)。當反(fan)應(ying)pH為(wei)(wei)5、反(fan)應(ying)溫度(du)為(wei)(wei)55 ℃、二(er)(er)氧化鋯與(yu)鈦白(bai)粉質量比為(wei)(wei)5%、反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)為(wei)(wei)60 min、熟化時(shi)間(jian)為(wei)(wei)120 min、漿料濃度(du)(固相質量分(fen)數)為(wei)(wei)20%、預(yu)分(fen)散劑用量為(wei)(wei)0.3%(質量分(fen)數)時(shi),所制備二(er)(er)氧化鋯包(bao)(bao)(bao)覆(fu)(fu)鈦白(bai)粉樣(yang)(yang)品呈現連續(xu)、致密包(bao)(bao)(bao)覆(fu)(fu)層(ceng)結構,具有優(you)異的(de)耐光性(xing)能(neng)。

　　3.3 性能提升機(ji)理

　　二(er)(er)氧(yang)化(hua)鋯(gao)包覆(fu)層提升(sheng)鈦白粉樣品耐(nai)光(guang)性能(neng)機理(li)：1)連續(xu)均勻致密(mi)二(er)(er)氧(yang)化(hua)鋯(gao)包覆(fu)層阻(zu)礙(ai)鈦白粉界面(mian)(mian)活性基團(tuan)與(yu)有(you)機物的接觸;2)降低(di)光(guang)生(sheng)電子-空穴對的產生(sheng)與(yu)分離幾率(lv),阻(zu)礙(ai)光(guang)生(sheng)電子向顆(ke)粒表(biao)(biao)面(mian)(mian)遷移(yi),加速光(guang)生(sheng)電子-空穴對復合;3)降低(di)顆(ke)粒表(biao)(biao)面(mian)(mian)羥基含量,從而降低(di)二(er)(er)氧(yang)化(hua)鋯(gao)包覆(fu)鈦白粉表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性基團(tuan)的生(sheng)成速率(lv),減(jian)緩其對周圍有(you)機物的氧(yang)化(hua)降解。

　　4 磷酸鋁包覆鈦白(bai)粉

　　鈦白(bai)(bai)粉(fen)在(zai)造(zao)紙、外墻涂料等工業(ye)中應用(yong)時(shi)需同(tong)時(shi)具(ju)(ju)備高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)光性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)及(ji)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分散穩定(ding)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。現階(jie)段(duan)主要(yao)通過(guo)對(dui)(dui)鈦白(bai)(bai)粉(fen)進行無機-有機復合包(bao)覆(fu)達到實際(ji)應用(yong)要(yao)求。開(kai)(kai)發(fa)一種經單次無機包(bao)覆(fu)即(ji)可同(tong)時(shi)滿足耐(nai)光性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)及(ji)分散穩定(ding)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品,可顯著降低后期有機包(bao)覆(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)。鋁(lv)基(ji)材料作為較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)受體,可湮(yin)滅鈦白(bai)(bai)粉(fen)吸收(shou)紫外光激發(fa)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光生電(dian)子(zi),抑制活性基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生,改(gai)善耐(nai)光性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng);而磷(lin)酸(suan)(suan)根的(de)(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)入可調(diao)(diao)節(jie)鈦白(bai)(bai)粉(fen)顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面電(dian)位,改(gai)善分散穩定(ding)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。因此,在(zai)鈦白(bai)(bai)粉(fen)表面包(bao)覆(fu)磷(lin)酸(suan)(suan)鋁(lv)可同(tong)時(shi)提(ti)升鈦白(bai)(bai)粉(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)光性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)及(ji)分散穩定(ding)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。近年來,國(guo)內外企業(ye)設(she)計和開(kai)(kai)發(fa)了(le)具(ju)(ju)有優(you)異應用(yong)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)酸(suan)(suan)鋁(lv)包(bao)覆(fu)鈦白(bai)(bai)粉(fen)產(chan)品,并對(dui)(dui)相關包(bao)覆(fu)工藝參(can)數進行了(le)優(you)化。以下結合筆(bi)者及(ji)所在(zai)課題組針對(dui)(dui)磷(lin)酸(suan)(suan)鋁(lv)包(bao)覆(fu)鈦白(bai)(bai)粉(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎理論研(yan)究工作總結磷(lin)酸(suan)(suan)鋁(lv)包(bao)覆(fu)層微觀結構(gou)(gou)與(yu)調(diao)(diao)控、構(gou)(gou)效關系及(ji)性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)提(ti)升機理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究進展(zhan)。

　　4.1 包覆層(ceng)微觀結構與調(diao)控

　　鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)表面(mian)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)微(wei)觀結(jie)構決定鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒對紫(zi)外(wai)(wai)光的(de)(de)(de)吸收性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)及(ji)(ji)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒表面(mian)的(de)(de)(de)表面(mian)電位。提升(sheng)(sheng)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)連續(xu)(xu)性(xing)(xing)(xing)(xing)可顯著降低(di)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒對紫(zi)外(wai)(wai)光的(de)(de)(de)吸收性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)及(ji)(ji)其(qi)暴露(lu)在外(wai)(wai)界環境或周圍介質中(zhong)的(de)(de)(de)面(mian)積,提升(sheng)(sheng)樣品的(de)(de)(de)耐光性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng);同時促進(jin)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒表面(mian)電位向磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)偏(pian)(pian)移,改(gai)善樣品的(de)(de)(de)分散穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。各包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)工(gong)藝參(can)數對磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)微(wei)觀結(jie)構的(de)(de)(de)調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)規(gui)律如下：1)調(diao)(diao)(diao)節反應(ying)pH,可以調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)六偏(pian)(pian)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鈉的(de)(de)(de)水(shui)解速(su)(su)(su)率(lv)(lv)以及(ji)(ji)懸浮液中(zhong)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)一次(ci)粒子的(de)(de)(de)生成速(su)(su)(su)率(lv)(lv)及(ji)(ji)濃(nong)度(du),進(jin)而(er)調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)連續(xu)(xu)性(xing)(xing)(xing)(xing)、晶型及(ji)(ji)結(jie)晶度(du);2)調(diao)(diao)(diao)節反應(ying)溫度(du),一方面(mian)可以改(gai)變(bian)(bian)懸浮液中(zhong)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)一次(ci)粒子及(ji)(ji)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒的(de)(de)(de)布朗運(yun)動速(su)(su)(su)率(lv)(lv),調(diao)(diao)(diao)整兩者間的(de)(de)(de)碰(peng)撞吸附成膜(mo)概率(lv)(lv)進(jin)而(er)調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)均勻性(xing)(xing)(xing)(xing),另一方面(mian)可以調(diao)(diao)(diao)節六偏(pian)(pian)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鈉的(de)(de)(de)水(shui)解速(su)(su)(su)率(lv)(lv),調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)懸浮液中(zhong)反應(ying)生成磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)一次(ci)粒子的(de)(de)(de)濃(nong)度(du),進(jin)而(er)調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)團聚程度(du);3)調(diao)(diao)(diao)節熟化(hua)時間,可以調(diao)(diao)(diao)控(kong)(kong)(kong)游離于漿料中(zhong)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)粒子在鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)顆(ke)粒表面(mian)逐漸吸附成膜(mo)的(de)(de)(de)進(jin)度(du),改(gai)變(bian)(bian)包覆(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)均勻性(xing)(xing)(xing)(xing)及(ji)(ji)連續(xu)(xu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　4.2 構效關系

　　以(yi)耐(nai)光性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)為主要評價(jia)指標、水(shui)性(xing)(xing)(xing)(xing)體系中的分散穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)為輔助(zhu)評價(jia)指標,磷(lin)(lin)酸(suan)鋁(lv)包(bao)覆(fu)層連續性(xing)(xing)(xing)(xing)與致(zhi)密性(xing)(xing)(xing)(xing)越(yue)高,鈦白粉(fen)(fen)包(bao)覆(fu)磷(lin)(lin)酸(suan)鋁(lv)樣品(pin)耐(nai)光性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)及水(shui)性(xing)(xing)(xing)(xing)體系分散穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)越(yue)優(you)。當反應pH為9、反應溫度為50 ℃、磷(lin)(lin)酸(suan)鋁(lv)與鈦白粉(fen)(fen)質(zhi)量(liang)比為3.0%、反應時間為60 min、熟(shu)化(hua)時間為120 min、漿(jiang)料濃度(固相(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu))為25%、預分散劑用量(liang)為0.2%(質(zhi)量(liang)分數(shu))時,得到的磷(lin)(lin)酸(suan)鋁(lv)包(bao)覆(fu)鈦白粉(fen)(fen)樣品(pin)表面生成連續、致(zhi)密包(bao)覆(fu)層,具有優(you)異的耐(nai)光性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)及水(shui)性(xing)(xing)(xing)(xing)體系分散穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。

　　4.3 性能提升機理

　　1)磷(lin)酸鋁(lv)(lv)包(bao)覆層(ceng)提升鈦(tai)白粉耐(nai)光(guang)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)機理：①連續致密磷(lin)酸鋁(lv)(lv)包(bao)覆層(ceng)阻(zu)礙鈦(tai)白粉界面(mian)活性(xing)基團與(yu)有機物的(de)(de)(de)接(jie)觸;②降(jiang)低光(guang)生電(dian)子-空穴(xue)對的(de)(de)(de)產生與(yu)分(fen)離(li)速率,加速電(dian)子的(de)(de)(de)湮滅,阻(zu)礙光(guang)生電(dian)子向顆粒(li)表(biao)面(mian)遷(qian)移從而降(jiang)低復合樣(yang)品(pin)表(biao)面(mian)活性(xing)基團(羥基自(zi)(zi)由(you)基、超氧根自(zi)(zi)由(you)基等)生成速率,減緩其(qi)對周圍有機物的(de)(de)(de)降(jiang)解。

　　2)磷酸(suan)鋁包覆鈦白粉(fen)提升水性體系分散(san)穩定性能的(de)(de)(de)機理：①連續磷酸(suan)鋁包覆層通過降低鈦白粉(fen)顆粒(li)表面能增加顆粒(li)表面潤濕性,促進其在水性體系中的(de)(de)(de)分散(san);②提升鈦白粉(fen)表面的(de)(de)(de)電負性,增加顆粒(li)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)靜電斥(chi)力,阻礙顆粒(li)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)團(tuan)聚。

　　5 其他

　　針對不同工業領域對鈦(tai)白粉包覆產品應用性(xing)能的(de)需求,近年來(lai)國(guo)內外(wai)研究人(ren)員不僅對已有包覆產品進(jin)行(xing)了(le)產品結構與(yu)性(xing)能的(de)優化,還設計(ji)、探索和(he)開(kai)發了(le)不同種類鈦(tai)白粉表(biao)面無機包覆新產品(如(ru)二(er)氧化鈰、二(er)氧化錫等)。

　　5.1 二(er)氧化(hua)鈰包覆(fu)鈦(tai)白粉

　　鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)表面(mian)包(bao)覆(fu)(fu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)是(shi)提升(sheng)(sheng)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)耐(nai)光性(xing)能(neng)的(de)重要手(shou)段。國(guo)(guo)內(nei)外雖有(you)(you)與二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)包(bao)覆(fu)(fu)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)相(xiang)(xiang)關的(de)文獻資料(liao),但是(shi)鮮有(you)(you)關于(yu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)包(bao)覆(fu)(fu)層微觀結構調(diao)控方(fang)面(mian)的(de)工(gong)(gong)作報道。結合國(guo)(guo)內(nei)外已有(you)(you)研究工(gong)(gong)作,對包(bao)覆(fu)(fu)工(gong)(gong)藝條(tiao)件及性(xing)能(neng)提升(sheng)(sheng)機理進行了(le)總結[51,52,53,54,55,56]。鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)表面(mian)包(bao)覆(fu)(fu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)的(de)優化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝條(tiao)件：反應(ying)溫度為65~70 ℃,攪拌速度為500 r/min,預分(fen)(fen)散劑(ji)六偏磷酸(suan)鈉用量(liang)(liang)為0.3%(質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數),漿(jiang)料(liao)濃度(固相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數)為23%,二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)與鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)質(zhi)量(liang)(liang)比為3%。二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈰(shi)包(bao)覆(fu)(fu)層提升(sheng)(sheng)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)耐(nai)光性(xing)能(neng)機理：1)阻礙金紅石型(xing)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)與周(zhou)圍的(de)氧(yang)氣和(he)水分(fen)(fen)子(zi)接觸;2)堵塞、遮(zhe)蓋金紅石型(xing)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)的(de)晶格(ge)缺陷(xian),并且捕(bu)獲(huo)電子(zi)和(he)空穴(xue),減少活性(xing)自由基數量(liang)(liang)。

　　5.2 二氧化錫包覆鈦白粉

　　鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)表(biao)面包覆(fu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)是一種相對成熟的(de)(de)工業級(ji)制(zhi)備導電鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)的(de)(de)方法。國內外(wai)雖有與二(er)氧(yang)化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)包覆(fu)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)相關的(de)(de)文獻資料,但是針對二(er)氧(yang)化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)包覆(fu)層微觀結(jie)構調控方面的(de)(de)工作相對較少。基于國內外(wai)已(yi)報(bao)道的(de)(de)研究工作,對二(er)氧(yang)化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)包覆(fu)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)的(de)(de)優化(hua)(hua)工藝條(tiao)件(jian)進(jin)行了總結(jie)。鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)粉(fen)表(biao)面包覆(fu)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)的(de)(de)優化(hua)(hua)工藝條(tiao)件(jian)[57]：反應(ying)(ying)pH為(wei)(wei)2.0,反應(ying)(ying)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)50 ℃,反應(ying)(ying)時間為(wei)(wei)180 min,氯化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)加入量(liang)為(wei)(wei)25%(質量(liang)分數),氯化(hua)(hua)錫(xi)(xi)(xi)與氯化(hua)(hua)銻質量(liang)比為(wei)(wei)12∶1,煅(duan)燒溫(wen)度(du)為(wei)(wei)600 ℃,煅(duan)燒時間為(wei)(wei)150~180 min。

　　6 結論及展望

　　近(jin)年(nian)來,中國在鈦(tai)(tai)白(bai)粉無(wu)機(ji)包(bao)覆(fu)(fu)(fu)工藝及(ji)產品應(ying)(ying)用(yong)性(xing)(xing)能優化領(ling)域(yu)取(qu)得(de)了長足進步,但(dan)是對(dui)于鈦(tai)(tai)白(bai)粉表面無(wu)機(ji)包(bao)覆(fu)(fu)(fu)層微(wei)觀結構調控、包(bao)覆(fu)(fu)(fu)層微(wei)觀結構與應(ying)(ying)用(yong)性(xing)(xing)能的關系、各應(ying)(ying)用(yong)性(xing)(xing)能的提升機(ji)制(zhi)等基礎理(li)論研究仍然不夠,深入(ru)開(kai)展鈦(tai)(tai)白(bai)粉表面無(wu)機(ji)包(bao)覆(fu)(fu)(fu)改性(xing)(xing)的基礎研究,可為鈦(tai)(tai)白(bai)粉產品應(ying)(ying)用(yong)性(xing)(xing)能優化和產業高質量發展提供(gong)理(li)論及(ji)技術(shu)支撐。

　　今后,需要在已有(you)研究成(cheng)果的(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)上結(jie)合現代模型預測(ce)、理論(lun)(lun)計(ji)(ji)算等(deng)先進(jin)研究方法從(cong)以下3個(ge)方面(mian)深化鈦(tai)白(bai)(bai)粉表面(mian)無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)理論(lun)(lun)研究,為(wei)鈦(tai)白(bai)(bai)粉高端產品的(de)(de)(de)創(chuang)新(xin)發展(zhan)提(ti)供理論(lun)(lun)指導：1)在已有(you)單元無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)理論(lun)(lun)研究基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)上,采用逐層(ceng)剖析策略對多元無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆體(ti)系的(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎(chu)(chu)(chu)理論(lun)(lun)展(zhan)開深入(ru)研究;2)基(ji)(ji)于無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆層(ceng)微觀(guan)結(jie)構調(diao)控規律及機(ji)(ji)(ji)制,分別構建鈦(tai)白(bai)(bai)粉表面(mian)各(ge)無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆層(ceng)的(de)(de)(de)生長理論(lun)(lun)模型,實現各(ge)包覆層(ceng)厚度(du)、致密(mi)性(xing)、連(lian)續性(xing)等(deng)的(de)(de)(de)預測(ce)和精準可控制備;3)針對不同(tong)領(ling)域的(de)(de)(de)應用性(xing)能需求(qiu),結(jie)合密(mi)度(du)泛函(DFT)理論(lun)(lun)計(ji)(ji)算,設計(ji)(ji)優(you)選無(wu)機(ji)(ji)(ji)包覆鈦(tai)白(bai)(bai)粉產品。

　　董雄(xiong)波, 張(zhang)祥(xiang)偉, 劉(liu)曉瑞(rui), 鄭水林.無機包覆鈦白(bai)粉研究進(jin)展及發展趨勢[J].無機鹽工(gong)業, 2020, 52(10): 30-36 doi:10.11962/1006-4990.2020-0494

　　埃(ai)爾派位于山東省濰坊市安(an)丘市先進(jin)制(zhi)(zhi)造業(ye)產業(ye)園(yuan)，擁有逾(yu)50000平方米的(de)(de)機械生(sheng)產基地和(he)(he)現代化(hua)的(de)(de)管理制(zhi)(zhi)度，自(zi)成立(li)以來，牢記“以粉體技術開創(chuang)先進(jin)材料的(de)(de)未來”的(de)(de)使(shi)命，秉承“合規篤(du)信，和(he)(he)合共生(sheng)”的(de)(de)價值(zhi)觀，制(zhi)(zhi)定了“不求所(suo)有，但(dan)求所(suo)用”的(de)(de)人才戰(zhan)略，與多(duo)所(suo)高(gao)等(deng)院校合作簽署“產學研(yan)”發展計劃。

　　由埃爾派自主研制的(de)粉碎機、分級(ji)機，以及顆粒整形(xing)、包覆、修飾等關鍵(jian)技術(shu)的(de)突破，打(da)破了(le)國外(wai)技術(shu)壁(bi)壘，填補(bu)了(le)國內行業(ye)(ye)空(kong)白(bai)，大大推進了(le)醫藥、食品、化工(gong)、礦(kuang)物、新(xin)材料、固廢處理(li)等領域的(de)技術(shu)進步(bu)和產(chan)業(ye)(ye)升(sheng)級(ji)。先后榮(rong)獲科(ke)技部“科(ke)技型中(zhong)小企業(ye)(ye)技術(shu)創新(xin)基金”、“山東(dong)省首批瞪羚(ling)企業(ye)(ye)”、“山東(dong)省隱形(xing)冠軍企業(ye)(ye)”、“高(gao)新(xin)技術(shu)企業(ye)(ye)”、“中(zhong)國專利山東(dong)明(ming)星企業(ye)(ye)”等榮(rong)譽稱(cheng)號。

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