纳米二氧化钛有毒吗?长期接触对人体有害吗?
1.,杀菌功能
在光线中紫外线的作用下长期杀菌。实验表明,浓度为0.1mg/cm3的锐钛矿型纳米TiO _ 2可以完全杀死恶性Hela细胞,并且随着SOD添加量的增加,TiO _ 2光催化杀死癌细胞的效率也有所提高。枯草芽孢杆菌的杀灭率不同。黑曲霉孢子、绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枝孢菌和曲霉均达到98%以上。用TiO2 _ 2光催化氧化法对自来水进行深度处理,可大大降低水中的细菌数量,饮用后无致突变作用,达到安全饮用水标准;在涂料中添加纳米TiO2 _ 2,可制成具有杀菌、防污、除臭、自洁功能的抗菌防污涂料,可用于医院病房、手术室、家庭卫生间等细菌密集易滋生的场所,起到净化空气、防止感染、除臭除臭的作用。能有效杀灭有害细菌等等。
2、防紫外线功能
纳米二氧化钛不仅能吸收紫外线,还能反射和散射紫外线,透射可见光。是一种性能优越、极具发展前景的物理屏蔽紫外线防护剂。
纳米二氧化钛的抗紫外线机理:
紫外线按波长不同分为短波区190 ~ 280 nm,中波区280~320 nm,长波区320 ~ 400 nm。短波区域的紫外线能量最高,但穿过臭氧层时被阻挡。所以对人体造成伤害的一般是中波区和长波区的紫外线。
纳米二氧化钛抗紫外线能力强是因为它的高折射和高光活性。其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关:粒径较大时,对紫外线的阻挡主要是反射和散射,对中波和长波紫外线均有效。防晒机理是简单遮盖,属于一般物理防晒,防晒能力较弱;随着粒径的减小,光可以透过纳米TiO 2的颗粒表面,对长波区紫外线的反射和散射不明显,但对中波区紫外线的吸收明显增强。它的防晒机理是吸收紫外线,主要吸收中波区的紫外线。
可见纳米TiO _ 2对不同波长紫外线的防晒机理是不同的。长波紫外线的主要屏障是散射,中波紫外线的主要屏障是吸收。
纳米二氧化钛在不同波长区域表现出优异的吸收性能。与其他有机防晒剂相比,纳米二氧化钛具有无毒、性能稳定、效果好的特点。日本资生堂使用10-100nm纳米二氧化钛作为防晒成分添加到口红和面霜中,其防晒系数可高达SPF11-19。
纳米TiO _ 2由于粒径小、活性高,既能反射和散射紫外线,又能吸收紫外线,因此对紫外线有较强的阻挡能力。VK-T02纳米二氧化钛与同剂量的一些有机紫外线防护剂相比,在紫外区有更高的吸收峰,更可贵的是它还是一种广谱的屏蔽剂,不像有机紫外线防护剂只吸收UVA或UVB。它还可以透射可见光,当它添加到化妆品中时,皮肤的白度是自然的,不像颜料级的TiO2,它不能透射可见光,导致用户脸上的颜色不自然。
利用其透明性和紫外吸收能力,纳米TiO2还可用作食品包装膜、油墨、涂料、纺织制品和塑料填料,可替代有机紫外线吸收剂,提高涂料的耐老化性能。
3.光催化功能
发现二氧化钛在太阳光或光线中的紫外线作用下活化,能产生催化活性很高的自由基,能产生很强的光氧化还原能力,能催化光解各种有机物如甲醛和一些附着在物体表面的无机物。可以起到净化室内空气的作用。
4、防雾和自洁功能
TiO2 _ 2薄膜在光照下具有超亲水性和超持久性,因此具有防雾功能。如果在汽车后视镜上涂一层氧化钛膜,即使空气中的水分或水蒸气凝结,凝结的水也不会形成单个水滴,而是在表面均匀地铺展一层水膜,所以表面不会出现光散射的雾气。雨水冲过时,附着在表面的雨水会迅速扩散成均匀的水膜,不会形成分散视线的水滴,使后视镜表面保持原有的光亮,提高行车安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”,在其表面不易形成水滴,在可见光照射下,纳米二氧化钛可以作用于碳氢化合物。利用这一效应,可以在玻璃、陶瓷、瓷砖表面涂覆一层薄薄的纳米TiO2 _ 2,通过二氧化钛的光催化反应,将吸附在二氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2,与剩余的无机物一起被雨水冲走,从而实现自洁功能。日本东京的实验室已经成功开发出一种自清洁瓷砖。这种新产品的表面有一层薄薄的纳米二氧化钛。在光的照射下,任何粘在表面的物质,包括油污和细菌,由于纳米二氧化钛的催化作用,都可以进一步将这些碳氢化合物物质氧化成气体或易于擦掉的物质。纳米TiO2 _ 2的光催化作用,使高层建筑的玻璃,厨房里容易粘的瓷砖,汽车的后视镜和前窗玻璃都很容易清洗。
5.纳米二氧化钛可用作锂电池和太阳能电池的原料。
纳米二氧化钛(TA18)添加到锂电池中;
纳米二氧化钛具有优异的高倍率性能和循环稳定性、快速充放电性能和高容量,以及良好的嵌锂可逆性,在锂电池领域具有良好的应用前景。
1)纳米二氧化钛能有效降低锂电池的容量衰减,增加锂电池的稳定性,提高电化学性能。
2)提高电池材料的首次放电比容量。
3)降低了LiCoO2在充放电过程中的极化,材料具有更高的放电电压和更稳定的放电效果。
4)适量的纳米二氧化钛可以松散状态存在,减少了颗粒间的应力和循环过程中引起的结构和体积的微小应变,增加了电池的稳定性。
在化学能太阳能电池中,纳米二氧化钛晶体具有光电转换率高、成本低、工艺简单、性能稳定等特点。其光电效率稳定在10%以上,制造成本仅为硅太阳能电池的1/5 ~ 1/10,使用寿命可达20年以上。
3.在镍镉电池中,纳米二氧化钛具有导电性好、工作温度范围宽的特点。
6.纳米二氧化钛可以替代纺织品中的PVA。
在纤维纺成纱线的过程中,为了减少经纱断头,上浆是必要的。PVA是一种高分子化合物,在自然环境中很难降解,我国从五六十年代开始使用。因此在欧洲一些国家被列为“不洁浆”,已被禁用。欧盟对PVA的限制也将是中国棉纺织出口绿色贸易壁垒的焦点。国内纺织行业一直在寻求开发绿色环保的浆料来替代难熔的PVA,这是“破壁”的目标。
纳米二氧化钛T25F用于纺织上浆。通过与淀粉的完美结合,提高了纱线的综合织造性能,降低了PVA用量,上浆时间短,降低了上浆成本,提高了上浆效益,同时也解决了PVA上浆退浆难、污染环境等诸多问题。纳米二氧化钛主要代替纱线中的PVA,起到贴合毛羽、填充空隙和润滑的作用。
7.纳米二氧化钛在高档汽车漆中的应用
在涂料中加入纳米二氧化钛(T20Q)和铝粉的混合颜料或涂有纳米二氧化钛的云母珠光颜料,可以随着角度产生神秘多变的颜色变化,主要是因为当入射光打在纳米二氧化钛颗粒上时,蓝光会被强烈散射,结果, 除去蓝光后的绿光和红光(黄色相)被铝片反射成正反射光,即散射光为强蓝色相光,反射光为强黄色相光。 粒径几十纳米的二氧化钛T20Q微晶也赋予了涂层金属光泽效果、珠光效果、闪光效果和增色效果,使我们看到的汽车表面仿佛是珍珠薄片在闪耀,给人以深度感和层次感。
这就是变色汽车的奥秘,纳米技术作为一种高科技技术,正在改变我们的生活!
8.其他功能
纳米二氧化钛对一些塑料、氟利昂和表面活性剂SDBS也有很好的降解效果。
还发现TiO2也可以吸收有害气体。例如,在含有磷酸钙的陶瓷上涂覆含有TiO2的烯烃聚合物纤维,可以长时间吸收不同的酸碱气体。
鉴于以上功能,纳米二氧化钛具有非常广阔的前景。它的研究和利用将给人们的生活带来巨大的变化。
应用程序1,化妆品
任何二氧化钛都具有一定的紫外吸收功能,以及优异的化学稳定性、热稳定性、无毒等性能。超细二氧化钛的粒径更小(透明),活性更大,因此吸收紫外线的能力更强。此外,二氧化钛是化妆品中应用最广泛的无机原料,如脱色力、遮盖力、色调清晰、研磨性低、分散性好等。20世纪80年代世界化妆品工业二氧化钛年消耗量估计为3500t-4000t,现在估计在5000t以上,10000t以下。根据其在化妆品中的不同作用,可以选择不同品质的二氧化钛。
利用二氧化钛的白度和不透明度,可以使化妆品的颜色范围非常广。钛白粉作为白色添加剂时,主要使用锐钛矿型钛白粉,但考虑到遮盖力和耐光性,最好使用金红石型钛白粉。
化妆品用钛白粉要求纯度高,有害杂质含量严格。例如,欧洲食品添加剂法(适用于化妆品)规定,化妆品用酸溶性物质二氧化钛
根据美国美国食品药品监督管理局(FDA)的食品、药物和化妆品法规,用作化妆品的二氧化钛、用作分散助剂的SiO4 _ 4和/或al2o 3以及Pb的总量不应超过2%
纳米二氧化钛是透明的,因此在阻挡紫外线、透射可见光、安全性等方面具有许多普通化妆品原料所不具备的优良特性和功能。
纳米二氧化钛既能散射紫外线(波长200 nm-400 nm),又能吸收紫外线,因此具有很强的屏蔽紫外线的能力,可作为优良的防晒剂制造防晒化妆品。
因为纳米二氧化钛是透明的,所以可以用二氧化钛制作透明护肤霜。这种护肤霜膏体细腻,肤感自然,在日本等国很受欢迎。日本每年需要1000吨纳米二氧化钛作为化妆品的防晒剂。
2、抗菌剂
目前,纳米二氧化钛因其优异的抗菌性能成为开发研究的热点之一。纳米二氧化钛广泛应用于抗菌水处理设备、食品包装、卫生日用品(抗菌地砖、抗菌陶瓷卫生设施等)。)、化妆品、纺织品、抗菌餐具和砧板、抗菌地毯、去除有害气体的新房装修和新家具,以及用抗菌砂浆、抗菌涂料、抗菌不锈钢板、建筑用铝板制成的冰箱、医用敷料、医疗器械等耐用消费品。
抗菌剂多为有机物,广泛用于食品、洗涤剂、纺织品、化妆品。但它们也有一些缺点,如耐热性差,挥发性大,易分解产生有害物质,安全性差。为此,已经积极开发了一些无机抗菌剂,超细TiO2是其中之一。因为抗菌剂在产品中需要达到一定的量,所以在选择抗菌剂时必须遵循以下原则:
(1)对人体安全无毒,对皮肤无刺激;
⑵抗菌能力强,抗菌范围广;
(3)无异味、怪味,外观颜色应浅,气味应小;
(4)热稳定性好,不变色、不分解、不挥发、不变质等。在高温下;
5]价格便宜,来源容易等。
超细TiO2 _ 2是一种无机成分,无毒无味无刺激,热稳定性和耐热性好,不燃,本身是白色的,完全符合上述原则。
前景
纳米二氧化钛是一种透明物质,具有屏蔽紫外线和产生色彩效果的功能。由于其透明性和抗紫外线功能的高度统一,在防晒护肤、塑料薄膜制品、木材保护、透明耐用面漆、精细陶瓷等诸多方面得到了广泛的应用。特别是在20世纪80年代后期,这种能产生诱人的“不同角度不同颜色”效果的效应颜料被成功应用于豪华豪华轿车的面漆中,引起了全世界的关注。美、日、欧等发达国家对这项研究工作非常积极,先后投入大量人力物力,做了长远规划。迄今为止,他们在激烈的国际市场竞争中取得了许多惊人的成就,并形成了高科技纳米材料产业。这种高附加值的高功能精细无机材料的生产取得了良好的经济效益和社会效益,纳米氧化物材料也正在成为中国工业的热点。
随着对纳米材料研究的深入,人们越来越重视纳米组装体系和人工组装合成的纳米结构材料体系,这意味着对纳米材料的研究可以根据人们的意愿设计、组装和创造新的体系,更有目的地使体系具有期望的特性和技术飞跃,这进一步打开了纳米材料应用的市场大门,在广泛的领域形成了大量的高科技产品。如信息和通信中的磁存储器、光存储器、液晶显示器和光学功能薄膜;电子元器件开发、太阳能供能、绝热材料、测控技术用传感器;陶瓷中的结构陶瓷、功能陶瓷等方面的抗老化橡胶、功能涂料、光催化降解剂、清洁抗菌材料、超高磁能平衡水土磁铁等。在纳米材料的市场增长中,O-3D结构技术、超精密加工技术、超薄膜生产技术和横向结构技术制造的产品最具市场增长潜力。
相关研究也表明,在未来10年,纳米材料的市场应用和发展将会加快,因为自1993年以来,工业国家在纳米材料领域的专利一直以每年20%以上的速度增长。资料显示,西方工业国家每年在纳米材料及相关领域的科研经费投入达到75亿美元左右。这一领域的国际竞争日益激烈。