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納米二氧化鈦在傳感器中應用
日期：2025-04-04 07:26
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摘要：
納米二氧化鈦在傳感器中應用
二氧化鈦，俗稱鈦白，粘附力強，不易起化學變化，并且無毒。它的熔點很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實驗器皿等。納米TiO2在結構、光電和化學性質等方而有許多優異性能，能夠把光能轉化為電能和化學能，使在通常情況下難于實現或不能實現的反應（水的分解）能夠在溫和的條件下（不需要高溫高壓）順利的進行。納米TiO2具有獨特的光催化性、優異的顏色效應以及紫外線屏蔽等功能,在能源、環保、建材、醫療衛生等領域有重要應用前景，是一種重要的功能材料。隨著納米二氧化鈦技術的發展，其應用領域更加廣泛，這里簡要介紹其主要用途。
納米二氧化鈦在傳感器中應用---氣敏傳感器
半導體型的氧化鈦系陶瓷實際用于空氣－燃料（A/F）比控制的傳感器。這些氧傳感器的原理是基于汽車排出氣體的氧分壓隨空氣－燃料比發生急劇的變化，同時陶瓷的電阻又隨氧分壓變化。在室溫下，氧化鈦的電阻很大，隨著溫度的升高，某些氧離子脫離固體進入環境中, 留下氧空位或鈦間隙，晶格缺陷作為施主為導帶提供電子。隨著氧空位的增加，導帶中的電子濃度提高，材料的電阻下降。多空圓片氧化鈦傳感器原件直徑4～5mm厚1mm，并埋入鉑引線或制成薄膜。
納米二氧化鈦在傳感器中應用---濕敏傳感器
MgCr2O4－TiO2多孔陶瓷的導電性由于吸附水而增高，其導電機制是離子導電。金屬氧化物陶瓷表面不飽和鍵的存在，很容易附水（物理吸附）。但是，MgCr2O4－TiO2高溫燒結濕敏陶瓷不同于其他金屬氧化物，其表面形成的水分子很容易在壓力降低或溫度稍高于室溫時脫附，濕度響應快。對溫度、時間、濕度和電負荷的穩定性高。在實際中，已經用于微波爐的自動控制，根據處于微波爐蒸汽排氣口處的濕敏傳感器的相對濕度反饋信息，調節烹調參數。MgCr2O4－TiO2陶瓷還可以制成對氣體、濕度、溫度具有敏感特性的多功能傳感器。還可以用TiO2為粉料制成涂覆型濕敏元件。
氣相法納米級二氧化鈦P25作用機理：氣相法納米級二氧化鈦P25具有大的比表面積,表面原子數、表面能和表面張力隨著粒徑的下降急劇增加,小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等導致納米微粒的熱、磁、光、敏感特性和表面穩定性等不同于常規粒子。由于TiO2電子結構所具有的特點，使其受光時生成化學活潑性很強的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，攻擊有機物，達到降解有機污染物的作用。當遇到**時，直接攻擊**的細胞，致使**細胞內的有機物降解，以此殺滅**，并使之分解。納米二氧化鈦不僅能影響**繁殖力，而且能破壞**的細胞膜結構，達到徹底降解**，防止內**引起的二次污染，納米二氧化鈦屬于非溶出型材料，在降解有機污染物和殺**的同時，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的**、降解污染物效果。
氣相法納米級二氧化鈦特性：對入射可見光基本無散射作用，具有很強的屏蔽紫外線能力和優異的透明性，作為一種新型材料已廣泛應用于化妝品、涂料、油漆等產品中；用于塑料、橡膠和功能纖維產品，它能提高產品的抗老化能力、抗粉化能力、耐候性和產品的強度，同時保持產品的顏色光澤，延長產品的使用期；用于油墨、涂料、紡織，能很好的提高其粘附力、抗老化、耐擦洗性能；用于造紙工業中，能提高易打印性和不滲透性；由于粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從而對紫外線有更強的阻隔能力，廣泛應用與防曬化妝品；光穩定性好、無毒無害，光電轉化率高，是光電太陽能轉換電*普遍使用的材料。
氣相法納米級二氧化鈦AEROXIDE TiO2 P25制造方法：氣相法納米級二氧化鈦P25是通過四氯化鈦氫火焰燃燒得到，反應方式如下：
TiCl4+2H2+O2 =TiO2+4HCl
氣相法納米級二氧化鈦AEROXIDE TiO2 P25物理化學數據：
| AEROXIDE TiO2 P25性質 | 單位 | 典型值 |
| 比表面積（BET法） | m2/g | 50±15 |
| 平均粒徑 | nm | 21 |
| 壓實密度*（近似值）據DIN EN ISO 787/11,Aug.1983 | g/l | 約130 |
| 含水量*105℃下2小時 | Wt.% | ≤1.5 |
| 灼燒損失將105℃下干燥2小時后的物料，在1000℃下灼燒2小時 | Wt.% | ≤2.0 |
| pH值在4%分散體中 | | 3.4-4.5 |
| TiO2含量基于灼燒后的物料 | Wt.% | ≥99.5 |
| Al2O3含量基于灼燒后的物料 | Wt.% | ≤0.300 |
| SiO2含量基于灼燒后的物料 | Wt.% | ≤0.200 |
| Fe2O3含量基于灼燒后的物料 | Wt.% | ≤0.010 |
| HCL含量基于灼燒后的物料 | ≤0.300 | |
| Mocker,45μm的篩余物據DIN ISO 787/XⅧ，Apr.1984 | Wt.% | ≤0.05 |
氣相法納米級二氧化鈦P25作用機理：氣相法納米級二氧化鈦P25具有大的比表面積,表面原子數、表面能和表面張力隨著粒徑的下降急劇增加,小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等導致納米微粒的熱、磁、光、敏感特性和表面穩定性等不同于常規粒子。由于TiO2電子結構所具有的特點，使其受光時生成化學活潑性很強的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，攻擊有機物，達到降解有機污染物的作用。當遇到**時，直接攻擊**的細胞，致使**細胞內的有機物降解，以此殺滅**，并使之分解。納米二氧化鈦不僅能影響**繁殖力，而且能破壞**的細胞膜結構，達到徹底降解**，防止內**引起的二次污染，納米二氧化鈦屬于非溶出型材料，在降解有機污染物和殺**的同時，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的**、降解污染物效果。
