纳米二氧化钛检测 （密度、比表面积、二氧化钛含量）检测

为什么要专门检测纳米二氧化钛？

验证纳米属性：确认其一次粒径、形貌等是否符合纳米材料的定义（1-100nm）。

关联应用性能：其光催化活性、紫外线屏蔽能力、分散性等与粒径、晶型、比表面积等参数直接相关。

安全性与法规合规：纳米材料可能存在特殊的生物和环境效应，各国对其在消费品（如化妆品、食品接触材料）中的使用有日益严格的监管要求，检测是合规的基础。

质量控制与研发：为合成工艺优化和表面改性提供数据支持。

核心检测项目与方法

纳米二氧化钛的检测可分为四大类：物理形态表征、化学成分分析、表面性质分析、功能性能测试。

（一）物理形态表征（核心指标）

1. 粒径与粒径分布

重要性：是Zui关键的纳米特性指标，直接影响光催化活性和紫外线屏蔽效率。

方法：

透射电子显微镜：Zui直观、Zui的方法。可直接观察一次颗粒的形貌、尺寸，并统计粒径分布。是判定纳米尺度的“金标准”。

X射线衍射谱线宽化法：利用Scherrer公式根据衍射峰宽化程度计算晶粒尺寸。此方法测得的是一次晶粒的尺寸，不受团聚影响。

动态光散射法：Zui常用的溶液态粒度分析方法。测量颗粒在分散液中的布朗运动速度，得到流体力学直径，反映的是团聚体在溶液中的表观尺寸。结果严重依赖于分散效果。

2. 颗粒形貌

重要性：形貌（球形、针状、片状等）影响其堆积性能、光散射方式和活性。

方法：TEM和SEM是观察形貌的主要手段。

3. 比表面积

重要性：与粒径成反比，是影响其吸附能力、反应活性和表面改性效果的关键参数。

方法：BET氮吸附法。这是测定比表面积的标准方法。高性能纳米二氧化钛的比表面积通常很大（如50-200 m²/g）。

4. 晶型组成与含量

重要性：二氧化钛主要有三种晶型：锐钛矿、金红石、板钛矿。其中：

锐钛矿：光催化活性Zui高。

金红石：紫外线屏蔽能力Zui强，更稳定。

不同应用领域对晶型比例有严格要求。

方法：X射线衍射法。通过分析各晶型特征衍射峰的强度，可以定量或半定量地计算各晶型的含量。

（二）化学成分分析

1. 二氧化钛含量

方法：经典化学法（如铝片还原-高铁铵滴定法）或X射线荧光光谱法。

2. 有害元素含量

重要性：特别是用于化妆品、食品接触材料时，必须严格控制重金属（铅、砷、镉、汞、锑等）含量。

方法：电感耦合等离子体发射光谱法 或 电感耦合等离子体质谱法。

（三）表面性质分析

1. 表面改性分析

重要性：为提高分散性或降低光催化活性（防止在防晒品中分解其他成分），纳米二氧化钛常进行表面包覆（如二氧化硅、氧化铝、聚硅氧烷等）。

方法：

傅里叶变换红外光谱：鉴定表面改性剂的官能团。

热重分析：定量分析表面包覆层的含量。

XPS：分析表面元素组成和化学状态。

2. 表面电荷

重要性：影响其在液体介质中的分散稳定性。

方法：测量Zeta电位。

（四）功能性能测试

1. 光催化活性

重要性：是评价其用于空气净化、自清洁涂层等功能的核心指标。

方法：

气相光催化：如降解或乙醛，计算降解率。

液相光催化：如亚甲基蓝降解试验。在紫外光照射下，监测亚甲基蓝溶液浓度的下降速率，来评价光催化活性。这是Zui常用的评价方法。

2. 紫外线屏蔽性能（紫外线吸收度/透过率）

重要性：用于防晒化妆品和抗紫外材料的关键指标。

方法：将纳米二氧化钛分散在特定介质（如酒精、乳液）中制成薄膜，使用紫外-可见分光光度计测量其在UVA和UVB波段的吸光度或透光率。

3. 分散性

评估方法：将样品在特定溶剂中超声分散后，静置观察沉降体积和速度，或使用DLS跟踪粒径随时间的变化。

检测标准与安全法规

中国标准：

GB/T 19591-2004《纳米二氧化钛》

HG/T 4526-2013《化妆品用纳米二氧化钛》

其他化工、涂料行业标准。

国际/国外标准：ISO, ASTM, 欧盟化妆品法规(EC No 1223/2009)等对纳米材料有专门规定。

安全关注：检测也涉及对其粉尘爆炸性、生态毒性等方面的评估。