探索鈦白粉的超凡純凈！氣體吸附技術(shù)在鈦白粉表征中的應(yīng)用

摘要

鈦白粉因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)在涂料、塑料、橡膠、造紙、油墨、化纖等眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。研究表明，鈦白粉的物理化學(xué)性質(zhì)，如光催化性能、遮蓋力和分散性，與比表面積和孔徑結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

采用靜態(tài)氣體吸附法精準(zhǔn)表征鈦白粉的比表面積和孔徑分布等參數(shù)，可以用于評價(jià)鈦白粉的品質(zhì)，有助于優(yōu)化其在特定應(yīng)用場景中的最佳性能表現(xiàn)，從而進(jìn)一步提升鈦白粉在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用效果。

鈦白粉是一種重要的白色無機(jī)顏料，主要成分為二氧化鈦。鈦白粉的顏色、顆粒度、比表面積、分散性和耐候性等指標(biāo)決定了其在不同應(yīng)用中的性能，且比表面積是決定鈦白粉在應(yīng)用中性能的關(guān)鍵參數(shù)之一。比表面積和孔徑表征有助于了解鈦白粉的分散行為從而優(yōu)化其在涂料和塑料等應(yīng)用中的性能，具有高比表面積的鈦白粉通常表現(xiàn)出更強(qiáng)的遮蓋力和染色能力^[1]。

此外，有研究表明，鈦白粉作為催化劑載體時(shí)，其孔徑較大時(shí)，可以提高活性成分的分散性并增強(qiáng)催化劑的整體活性；孔徑較小時(shí)，活性位點(diǎn)密度增加，有助于提高反應(yīng)效率。因此，通過調(diào)控鈦白粉的孔隙結(jié)構(gòu)，可以改善其作為催化劑載體的性能。

綜上所述，比表面積和孔徑分布表征不僅可以用于評價(jià)和優(yōu)化鈦白粉在各種應(yīng)用中的性能，還能作為生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的重要手段。通過對鈦白粉的精確表征，可以更好地理解和利用鈦白粉的獨(dú)特性質(zhì)，以滿足鈦白粉在不同應(yīng)用領(lǐng)域中的需求。

選擇性催化還原技術(shù)（SCR）是目前應(yīng)用及研究較多的煙氣脫硝技術(shù)之一。催化劑是SCR技術(shù)的核心，催化劑的性能直接影響到氮氧化合物的脫除效率^[2]。鈦白粉為脫硝催化劑的載體材料，主要對催化劑活性組分及催化助劑起機(jī)械承載和抗磨蝕作用，并可增加催化反應(yīng)表面積及提供合適的孔結(jié)構(gòu)。

以下是采用國儀量子自研的V-Sorb X800系列比表面及孔徑分析儀對脫硝催化劑用鈦白粉的表征案例。如圖1左所示，該脫硝催化劑用鈦白粉的比表面積為96.18 m²/g，較大的比表面積為其作為載體材料提供了更多的活性位點(diǎn)，從而可以提高脫硝催化反應(yīng)的效率。從N₂吸附-脫附等溫線（圖1右）可知，主要為Ⅳ型等溫線。采用BJH模型進(jìn)行介孔孔徑分布分析 (圖2左)，可得出該鈦白粉在9.50 nm處有集中的介孔分布。通過SF-孔徑分布圖（圖2右）可得出該樣品微孔階段的最可幾孔徑為0.44 nm。研究鈦白粉比表面積及孔徑分布對脫硝催化劑的影響，可以優(yōu)化催化劑設(shè)計(jì)和脫硝工藝，提高對氮氧化物的去除效率。

2.通用型鈦白粉的比表面積和孔徑分布表征

通過調(diào)整控制不同應(yīng)用領(lǐng)域的鈦白粉的比表面積和孔徑分布，可以幫助評估和改進(jìn)鈦白粉的性能和應(yīng)用效果。例如在涂料和塑料行業(yè)的應(yīng)用中，比表面和孔徑分析有助于優(yōu)化鈦白粉的分散性和光散射能力，從而確保涂層的均勻性和耐久性、提高塑料制品的機(jī)械性能和耐候性等。此外還能為生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制提供重要手段，以確保產(chǎn)品的一致性。

采用國儀量子自研的V-Sorb X800系列比表面及孔徑分析儀對鈦白粉的比表面及孔徑分布進(jìn)行表征。如圖3左所示，通過多點(diǎn)BET方程計(jì)算出該鈦白粉的比表面積為18.91 m²/g。再進(jìn)一步分析其N₂吸附-脫附等溫線（圖3右）可知，為Ⅱ型等溫線。進(jìn)一步采用NLDFT全孔徑分析（圖4）可知，該鈦白粉的總孔體積為0.066 cm³/g，微孔體積占比9.66%，介孔體積占比69.72%。深入研究鈦白粉的比表面積、孔徑分布、孔容及其影響因素可以為其應(yīng)用和性能優(yōu)化提供參考依據(jù)，從而滿足不同行業(yè)對高性能鈦白粉的需求。

[1]鄒勇,李綱,李禮,等.影響鈦白粉在涂料中光澤度的因素分析[J].鋼鐵釩鈦,2024,45(03):33-38.

[2]李化全,邱貴寶,呂學(xué)偉. 脫硝催化劑載體二氧化鈦的制備與表征 [J]. 鋼鐵釩鈦, 2022, 43(03): 26-32.