编辑本段应用特性
纳米TiO2的功能及用途
纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中。
2.1.杀菌功能
在紫外线作用下，以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准。在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌，防止感染。因此，纳米TiO2能净化空气，具有除臭功能。
1）纳米二氧化钛抗菌特点：
1 对人体安全无毒，对皮肤无刺激性。
2 抗菌能力强，抗菌范围广。
3 无臭味、怪味，气味小。
4耐水洗，储存期长。
5热稳定性好，高温下不变色，不分解，不挥发，不变质。
6即时性好，纳米二氧化钛抗菌剂仅需1h就能发挥效果，而其他银系抗菌剂效果则需约24h。
7纳米二氧化钛是一种永久性维持抗菌效果的抗菌剂。
8具有很好的安全性，科用于食品添加剂等，与皮肤接触无不良影响。
2）纳米二氧化钛的抗菌原理：
纳米二氧化钛在光催化作用下使细菌分解而达到抗菌效果的。由于纳米二氧化钛的电子结构特点为一个满 TiO2的价带和一个空的导带 ,在水和空气的体系中 , 纳米二氧化钛在阳光尤其是在紫外线的照射下 ,当电
子能量达到或超过其带隙能时 ,电子就可从价带激发到导带 ,同时在价带产生相应的空穴 ,即生成电子、空穴对 ,在电场的作用下 ,电子与空穴发生分离 ,迁移到粒子表面的不同位置 ,发生一系列反应 :
TiO2 + hν e —— + h
H2O + h——·OH+ H
O2 +e——O2 ·
O2 ·+ H——HO2·
2HO2· —— O2 + H2O2
H2O2 +O2 · ——·OH+OH +O2
吸附溶解在 TiO2 表面的氧俘获电子形成O2 ·, 生成的超氧化物阴离子自由基与多数有机物反应(氧化) ,同时能与细菌内的有机物反应 ,生成CO2和 H2O;而空穴则将吸附在 TiO2 表面的 OH 和H2O氧化成·OH,·OH 有很强的氧化能力 ,攻击有机物的不饱和键或抽取 H原子产生新自由基 ,激发链式反应 ,最终致使细菌分解。
TiO2 的杀菌作用在于它的量子尺寸效应 ,虽然钛白粉(普通 TiO2)也有光催化作用 ,也能够产生电子、空穴对 ,但其到达材料表面的时间在微秒级以上 ,极易发生复合 ,很难发挥抗菌效果，而达到纳米级分散程度的TiO2 ,受光激发的电子、空穴从体内迁移到表面 ,只需纳秒、皮秒、甚至飞秒的时间 ,光生电子与空穴的复合则在纳秒量级 ,能很快迁移到表面 ,攻击细菌有机体 ,起到相应的抗菌作用。
惠尔牌纳米二氧化钛具有很高的表面活性，抗菌能力强，产品易于分散。经试验表明，惠尔牌纳米二氧化钛对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和曲霉菌等具有很强的杀菌能力，已广泛应用于纺织、陶瓷、橡胶、医药等领域的抗菌产品，深受广大用户的欢迎。
3）国内外对纳米二氧化钛抗菌性的研究及应用实例
1 农田抗菌剂：日本开发了一种新型无菌杀菌剂。其主要成分为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和银、铜等离子，可用于土壤中，对所有的细菌都有很强的抗菌性。改杀菌剂是陶瓷类微量混合金属离子，并在含有相同离子的催化剂作用下，具有使土壤中的氧活化之功能，该功能能持续时间长达2-5年。
2 卫生陶瓷洁具：陶瓷的烧结温度很高，故只能添加高温下稳定的无菌抗菌剂。日本最近开发出的用纳米二氧化硅包覆的抗菌陶瓷用品。其制造工艺是先将纳米二氧化钛加水制成浆料涂在陶瓷表面上，高温烧结即得到1微米厚的光催化纳米二氧化钛薄膜产品。在光照射下，就能完全杀死其表面的细菌。微量在微弱光下也有抗菌性，科在纳米二氧化钛浆料中加银、铜等离子化合物。这种陶瓷的持久性、耐酸和耐碱行好，是医药、宾馆、家庭浴缸、地砖、卫生设施等抗菌除臭的理想陶瓷。
3 水处理：美国德克萨斯大学研究人员利用纳米二氧化钛和太阳光进行灭菌。他们将大肠杆菌和纳米二氧化钛混合液在大于380nm的光线照射下，发现大肠杆菌被迅速杀死。这种技术有可能成为目前用氯化方法水处理的代用技术。
4新型抗菌荧
光灯：日本制作新开发了具有抗菌作用的信息荧光灯，并于1997年商品化。这种灯寿命长，节能，应用前景广阔。该等表面涂布了光催化杀菌剂纳米二氧化钛，能分解等表面的油渍、空气中的菌类异臭等。清扫胜利，且具有防止灯光发暗的效果。
5抗菌纤维：抗菌纤维和除臭纤维是信息的功能纤维，这些是将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌等微粉掺入天然、人工聚合物或长丝中，再纺制出各种抗菌和除臭纤维。抗菌纤维具有优良的保健功能。
6 抗菌建材和抗菌涂料：据报道，抗菌钛可杀死周围的菌类，具有抗菌、防锈、分解异臭、防污、减少二氧化氮含量等功能。不仅能将房间内新建材、粘结剂等产生的甲醛、吸烟产生的乙醛、家庭灰尘等产生的甲硫醇等有机异臭在紫外线照射下分解而消除掉，还能分解油分和有机物的表面污染。对油膜带3日照射就可以明显减少，5日照射就不留痕迹。对有机染料经3日照射，颜色就可消退。利用这种性能，可将抗菌钛用作外壁和内墙装饰材料。
在建筑物的屋顶和外墙上、医院手术室的手术台和墙壁上常附着细菌如果涂刷光催化纳米二氧化钛涂层或墙砖，在阳光或室内弱光照射下，细菌能很快消灭。而且，经雨水冲刷科随时把氧化分解后的污垢物冲刷掉。
7杀灭口腔微生物：纳米二氧化钛能杀灭S.Mutans株AHT(血清型)，还能杀灭仓鼠属链球菌SH-6、鼠属链球菌FA-1和黏性放线菌ATCC-19246。研究表明，纳米二氧化钛粒度越细、分散性越好、比表面积越大，杀菌效果越好。
2.2防紫外线功能
纳米TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。
纳米二氧化钛的抗紫外线机理：
