前 言

纳米TiO2具有光催化活性高、粒径小、比表面积大、吸收紫外光能力强、光化学性质稳定等特点，因而被广泛应用于涂料[1]、污水处理、空气净化[2～3]、环境保护等领域[4]，其在树脂改性、半导体材料[5]等领域也拥有非常广阔的应用前景。纳米TiO2与树脂涂料相结合，可大幅改善涂料的硬度、耐腐蚀度、柔韧度性等性能。纳米TiO2的多种优异特性使其成为应用范围最广的光催化材料之一。然而由于其本身颗粒细微且具有极性，在大比表面积和表面能的作用下，纳米TiO2在非极性介质中极难分散。在极性介质中易凝聚的特性，直接影响了它们性能的发挥，因此纳米粒子的均匀分散程度是其能否充分发挥性能的前提。

纳米粉体的分散方法包括物理分散法，如机械分散法、超声波分散法[6]和高能处理分散法等；化学分散法，如偶联剂法[7]、酯化反应、分散剂分散[8～9]等。本实验以水性介质为载体，将物理分散法和化学分散法相结合，探究纳米TiO2在水相介质中达到最佳分散状态及稳定性时，其最优pH值、超声作用时间等条件。目前对于纳米TiO2的改性研究大多使用硅烷偶联剂[10～11]。通过硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面改性研究，发现硅烷偶联剂KH450和KH566对纳米TiO2具有显著改性效果，且当硅烷偶联剂用量为10%、pH值为6.5、处理时间为1.0～1.5h时,TiO2的有机化表面改性效果最好,其在乙醇中的分散可达到纳米级。于守武[12]等用钛酸酯偶联剂对纳米TiO2进行了表面修饰研究，结果显示钛酸酯偶联剂同样能够降低纳米TiO2的团聚。本研究对不同硅烷偶联剂进行改性对比研究，结果表明，不同硅烷偶联剂对纳米TiO2水溶液的分散同样具有促进作用。

1 实验部分

1.1 实验方法

1.1.1 纳米TiO2的分散

2）设备经常处于闲置状态。看似设备就在身边，教师和学生可以随时认知和操作，其实所谓的随时应该是有教学计划的，不是即兴发挥。对于一个模块或者一项工作任务，对照设备需要操作技能训练之前，教师要讲解工作原理、常见故障、操作流程、注意事项、安全条例等内容，需要有计划地安排一定的时间讲授。此时，设备处于闲置状态！

本实验以去离子水为纳米TiO2的分散介质，通过向一定含量的纳米TiO2水悬浮液中加入不同种类的分散剂，分别为：无机电解质型（六偏磷酸钠）、有机表面活性剂（聚乙二醇6000和聚乙二醇20000及曲拉通-100）、阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠）、阴离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵）。经超声分散处理后，进行沉降实验，通过测试分水高度、沉降质量等方法来判断分散剂种类及用量、pH值、超声时间等因素对纳米TiO2分散效果的影响。

不同pH值实验方法：本实验配置0.1%的六偏磷酸钠的水溶液，通过添加盐酸、氢氧化钠溶液调节酸碱度，所添加的溶液体积忽略不计。将二氧化钛0.8050g置于50mL的小烧杯中，同时加入上述所配置的不同pH值的六偏磷酸钠溶液，然后置于磁力搅拌器上0.5h，再经过超声处理1h后，将所得溶液倾入小试管中，最终所得溶液体积约20mL左右，1～5号样品磁力搅拌0.5h后，静置约40min等待6～10号样磁力搅拌0.5h，完毕后一起超声分散1h。所有样品静置25h后，左起1～10号，对应pH值为 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。

静置14d，不同超声时间条件下，纳米TiO2分散液分水高度和沉降质量各不相同。1到5号的，通过沉降质量和分水高度的测试，综合选定0.5h的六偏磷酸钠溶液为最佳超声时间，其中在超声时间为0.5h、1h、2.5h、3h 条件下，纳米 TiO2分散液分水高度相似。不同超声时间条件之下，沉降质量呈现一定波动性。而当0.5h超声时间时，纳米TiO2达到最优分散状态。

KH450和KH566是两种水性涂料硅烷偶联剂，二者具有水性聚合物相容性好的特点，相比于传统偶联剂，二者不易自聚，拥有更长保存时间。因此本实验选用硅烷偶联剂KH450和KH566两种，对纳米TiO2进行改性实验。

2.3.2 硅烷偶联剂与十二烷基苯磺酸钠

交联偶联剂和六偏磷酸钠实验方法：配置0.15%的六偏磷酸钠水溶液，用0.01mol/L、0.1 mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.71。称取0.8g TiO2放在50mL的小烧杯中，加入18mL分散剂水溶液，置于磁力搅拌器上30min，在搅拌过程中，分别加入0.8mL不同百分含量（体积分数）的硅烷偶联剂的乙醇溶液。然后超声处理30min，将所得浆料倾入20mL刻度试管中，用分散剂溶液调节各液面相平。

在进行矿产资源资产评估时，对所引用的资源/储量有较为严格的规定，所引用的资源/储量必须遵守SME矿产资源储量报告规范(SME规范)或CRIRSCO及其下属组织的相关规范(如澳大利亚JORC规范)，石油的储量规范应符合石油资源管理系统(PRMS)的相关规定。当评估采用的资源/储量不属于CRIRSCO或PRMS的要求时，SME评估标准要求将资源/储量换算为CRIRSCO或PRMS规范下的资源/储量，并进行说明。在评估过程中，通过对关键评价要素的一致性要求和严格规范，以保证评估结果的准确和可靠。

1.2 沉降实验

将处理之后的分散液倾入小试管中，所得溶液体积约20mL左右，静置一定时间后，对其进行沉降率测试。倾去上层悬浮液，将下层沉淀物置于80℃的烘箱中，24h进行沉降质量的测定。

2 结果与分析

2.1 不同pH值对纳米TiO2分散性能的影响及分析

根据DLVO理论得知，纳米颗粒之间的相互作用主要是受到颗粒表面的势能影响，若能提高整个体系的Zeta电位，即可改善纳米颗粒的分散稳定性，从而使纳米颗粒可以均匀稳定地分散在介质中。所以Zeta电位是用来衡量粉体分散及稳定性能的常用方法，在纳米颗粒水性悬浮液中，Zeta电位与溶液的pH值有很大的关系。

 

表1 不同pH值下六偏磷酸钠溶液的分散效果Table 1 The dispersion effect of nano TiO2with sodium hexametaphosphate under different pH values

  

编号pH值分水高度/mm沉降质量/g-------0.6960.7330.712 1 2 沉降2 3 沉降3 4 2 1 4 5 2 1 5 6 2 3 6 7 1 5 7 8 1 7 8 9 2 4 9 0.6970.6880.734 10 13 0.731 10 11 11 0.746

静置14d后，可看出各个样品的分水层的高度有明显区别，当pH值为7、8时，纳米TiO2的分散效果达到最佳。

2.2 不同超声时间对纳米TiO2分散性能的影响及分析

不同超声时间实验：方法同上，在控制相同pH值的条件下，超声时间设置为0.5～3h不同梯度的六组实验，倾去上层悬浮液，将下层沉淀物置于80℃的烘箱中，24h后进行沉降质量的测定。

 

表2 不同超声时间下六偏磷酸钠溶液的分散效果Table 2 The dispersion effect of nano TiO2with sodium hexametaphosphate in different ultrasonic time

  

编号超声时间/h分水高度/mm沉降质量/g 123456 0.5 4 0.4421 1.0 4 0.4841 1.5 3 0.5127 2.0 2 0.5585 2.5 4 0.4910 3.0 4 0.6332

2.3 硅烷偶联剂对纳米TiO2的改性实验

1.1.2 纳米TiO2的改性

交联偶联剂和十二烷基苯磺酸钠实验方法：配置0.10%的十二烷基苯磺酸钠水溶液，用0.01mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.81。称取0.8g TiO2放在50mL的小烧杯中，加入18mL分散剂水溶液，置于磁力搅拌器上30min，在搅拌过程中，分别加入0.8mL不同百分含量的硅烷偶联剂的乙醇溶液。然后超声处理30min，将所得浆料倾入20mL刻度试管中，用分散剂溶液调节各液面相平。值得注意的是，由于所使用的偶联剂的密度约为1g/cm3，而配置偶联剂的乙醇溶液时，采用的含量表示为偶联剂体积与乙醇体积之比，因此，当取0.8mL 0.5%的偶联剂时，所使用的偶联剂的质量约为0.8g×0.5%,因此使用的偶联剂的含量百分数等于偶联剂质量占纳米TiO2质量分数。

这名拍桌者也敲醒了梁璐，他得提醒自己，尽量威严一些，否则镇不住人。但他又不想回到1 0年前记者时代的那张面孔。

 

表3 KH566与六偏磷酸钠共同使用的分散效果Table 3 The dispersion effect of nano TiO2with silane coupling agent KH566 and sodium hexametaphosphate

  

编号KH566占TiO2质量分数/%分水高度/mm 1 0 3 1 2 4 0.5 25 3 1 2 7 1.5 32 5 2 2 5

实验结果表明，硅烷偶联剂KH566与六偏磷酸钠共同作用时，对纳米TiO2的分散具有促进效果，改性效果随着偶联剂占TiO2质量比升高而有波动变化。

 

表4 硅烷偶联剂KH450与六偏磷酸钠的分散效果Table 4 The dispersion effect of nano TiO2with silane coupling agent KH450 and sodium hexametaphosphate

  

编号KH450占TiO2质量分数/%分水高度/mm 1234 0.05 25 0.1 22 0.15 23 0.2 27 5 0 3 1

静置10d后，通过对比得到分散效果。结果表明KH450和六偏磷酸钠共同作用纳米TiO2的改性时，具有显著效果。且在偶联剂KH450占纳米TiO2质量分数为0.10%、0.15%时分散效果最佳。

2.3.1 硅烷偶联剂与六偏磷酸钠

同日，泛海控股公告称，控股股东中国泛海已质押所持34.71亿股公司股份，占其所持公司股份的99.56%，占公司总股本的66.82%。此外据媒体报道，中国泛海控股集团有限公司，控股和投资的3家A股上市公司，所持股权也几乎已经全部质押。

 

表5 硅烷偶联剂KH566与十二烷基苯磺酸钠的分散效果Table 5 The dispersion effect of nano TiO2with silane coupling agent KH556 and sodium dodecyl benzene sulfonate

  

编号KH566占TiO2质量分数/%分水高度/mm 1 0 1 1 2 45 0.5 18 3 1 1 1 1.5 8 2.0 11

静置2d，分散效果对比可知。利用KH566和十二烷基苯磺酸钠，改性纳米TiO2，其改性效果在质量分数为1.5%具有最佳效果，而在其他质量分数条件下，并未明显改善分散效果，在质量分数为0.5%条件下，其分散效果反而有所下降。

3 结论

本文主要探究了在不同pH值、超声时间、分散剂种类、硅烷偶联剂类型等条件之下，纳米TiO2在水相介质中的分散情况。

DGi的平均电压是通过处理本地的输出电压和相邻单元的输出电压而收敛到的平均电压。此法可对母线电压偏差进行补偿并提高系统可靠性,在多微电源存在的情况下,可以减少由下垂控制和不一致的线路电阻带来的电压偏差,使系统能够稳定运行。

实验结果表明，在pH值为8的条件下，以0.1%的十二烷基苯磺酸钠、0.15%的六偏磷酸钠作为分散机制，具有较好的分散效果。而超声实验表明，在超声时间为30min时，纳米TiO2具有较好的分散效果。

根据新时期全国水库移民工作的形势、目标与任务要求，在我国进入全面建成小康社会的决定性阶段，全国水库移民工作的外部环境发生了深刻变化，内部管理面临着严峻挑战。这就要求对新时期全国水库移民工作管理中存在的问题进行深入的思考和认真的分析。

通过KH450与KH566两种硅烷偶联剂改性纳米TiO2，两种偶联剂的使用在一定质量浓度条件下，均对纳米TiO2的分散起到促进作用，当0.1%偶联剂KH450与分散剂六偏磷酸钠联合使用的条件下，分散效果显著优于单独使用六偏磷酸钠分散剂。KH566偶联剂的使用也提高了纳米TiO2在十二烷基苯磺酸钠分散介质的分散效果。

参考文献：

［1］ 刘国杰.纳米材料改性涂料［M］.北京:化学工业出版社,2008.

［2］ 张浩.环境安全中光催化技术的应用［J］.中国安全科学学报,2008（9）:172～176.

［3］CHING WH,MICHAEL LEUNG,DENNISY C LEUNG.Solar Photocatalytic degradation of gaseous formaldehyde by sol-gel TiO2thin film for enhancement of indoor air quality［J］.Solar Enegry,2004（77）:129～135.

［4］ FUJISHIMA A,HONDA K.Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode［J］.Nature,1972,238:37～38.

［5］ 钱振型.半导体材料的化学功能-光催化技术与环境保护［J］.压电与声光,2001（4）:124～129.

［6］ 杨文亮.超声预处理对纳米二氧化钛改性效果的影响［J］.无机盐工业,2008（8）:27～29.

［7］ 徐惠.硅烷偶联剂对纳米表面改性的研究［J］.涂料工业,2008（4）,:1～3.

［8］ 林本兰.水基TiO2纳米浆体的制备及其分散稳定研究［J］.传感技术学报,2006（10）：2314～2317.

［9］ 马文有.纳米颗粒分散技术研究进展［J］.中国粉体技术,2002（6）:28～31.

［10］ 苏瑞彩.硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性［J］.化工进展 2009（9）:1596～1599.

［11］ 姚超.硅烷偶合剂对纳米二氧化钛表面改性的研究［J］.无机材料学报,2006,21（2）:315～321.