探索钛白粉的超凡纯净！气体吸附技术在钛白粉表征中的应用

国仪量子

2024/09/14 15:02

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摘要

钛白粉因其优异的物理和化学性质在涂料、塑料、橡胶、造纸、油墨、化纤等众多领域中有着广泛的应用。研究表明，钛白粉的物理化学性质，如光催化性能、遮盖力和分散性，与比表面积和孔径结构密切相关。

采用静态气体吸附法精准表征钛白粉的比表面积和孔径分布等参数，可以用于评价钛白粉的品质，有助于优化其在特定应用场景中的最佳性能表现，从而进一步提升钛白粉在各个领域的应用效果。

关于钛白粉

钛白粉是一种重要的白色无机颜料，主要成分为二氧化钛。钛白粉的颜色、颗粒度、比表面积、分散性和耐候性等指标决定了其在不同应用中的性能，且比表面积是决定钛白粉在应用中性能的关键参数之一。比表面积和孔径表征有助于了解钛白粉的分散行为从而优化其在涂料和塑料等应用中的性能，具有高比表面积的钛白粉通常表现出更强的遮盖力和染色能力^[1]。

此外，有研究表明，钛白粉作为催化剂载体时，其孔径较大时，可以提高活性成分的分散性并增强催化剂的整体活性；孔径较小时，活性位点密度增加，有助于提高反应效率。因此，通过调控钛白粉的孔隙结构，可以改善其作为催化剂载体的性能。

综上所述，比表面积和孔径分布表征不仅可以用于评价和优化钛白粉在各种应用中的性能，还能作为生产过程中质量控制的重要手段。通过对钛白粉的精确表征，可以更好地理解和利用钛白粉的独特性质，以满足钛白粉在不同应用领域中的需求。

气体吸附技术在钛白粉表征中的应用案例

1.脱硝催化剂用钛白粉的比表面积和孔径分布表征

选择性催化还原技术（SCR）是目前应用及研究较多的烟气脱硝技术之一。催化剂是SCR技术的核心，催化剂的性能直接影响到氮氧化合物的脱除效率^[2]。钛白粉为脱硝催化剂的载体材料，主要对催化剂活性组分及催化助剂起机械承载和抗磨蚀作用，并可增加催化反应表面积及提供合适的孔结构。

以下是采用国仪量子自研的V-Sorb X800系列比表面及孔径分析仪对脱硝催化剂用钛白粉的表征案例。如图1左所示，该脱硝催化剂用钛白粉的比表面积为96.18 m²/g，较大的比表面积为其作为载体材料提供了更多的活性位点，从而可以提高脱硝催化反应的效率。从N₂吸附-脱附等温线（图1右）可知，主要为Ⅳ型等温线。采用BJH模型进行介孔孔径分布分析 (图2左)，可得出该钛白粉在9.50 nm处有集中的介孔分布。通过SF-孔径分布图（图2右）可得出该样品微孔阶段的最可几孔径为0.44 nm。研究钛白粉比表面积及孔径分布对脱硝催化剂的影响，可以优化催化剂设计和脱硝工艺，提高对氮氧化物的去除效率。

2.通用型钛白粉的比表面积和孔径分布表征

通过调整控制不同应用领域的钛白粉的比表面积和孔径分布，可以帮助评估和改进钛白粉的性能和应用效果。例如在涂料和塑料行业的应用中，比表面和孔径分析有助于优化钛白粉的分散性和光散射能力，从而确保涂层的均匀性和耐久性、提高塑料制品的机械性能和耐候性等。此外还能为生产过程中的质量控制提供重要手段，以确保产品的一致性。

采用国仪量子自研的V-Sorb X800系列比表面及孔径分析仪对钛白粉的比表面及孔径分布进行表征。如图3左所示，通过多点BET方程计算出该钛白粉的比表面积为18.91 m²/g。再进一步分析其N₂吸附-脱附等温线（图3右）可知，为Ⅱ型等温线。进一步采用NLDFT全孔径分析（图4）可知，该钛白粉的总孔体积为0.066 cm³/g，微孔体积占比9.66%，介孔体积占比69.72%。深入研究钛白粉的比表面积、孔径分布、孔容及其影响因素可以为其应用和性能优化提供参考依据，从而满足不同行业对高性能钛白粉的需求。