探索鈦白粉的超凡純凈！氣體吸附技術在鈦白粉表征中的應用

摘要

鈦白粉因其優異的物理和化學性質在涂料、塑料、橡膠、造紙、油墨、化纖等眾多領域中有著廣泛的應用。研究表明，鈦白粉的物理化學性質，如光催化性能、遮蓋力和分散性，與比表面積和孔徑結構密切相關。

采用靜態氣體吸附法精準表征鈦白粉的比表面積和孔徑分布等參數，可以用于評價鈦白粉的品質，有助于優化其在特定應用場景中的最佳性能表現，從而進一步提升鈦白粉在各個領域的應用效果。

鈦白粉是一種重要的白色無機顏料，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決定了其在不同應用中的性能，且比表面積是決定鈦白粉在應用中性能的關鍵參數之一。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化其在涂料和塑料等應用中的性能，具有高比表面積的鈦白粉通常表現出更強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，其孔徑較大時，可以提高活性成分的分散性并增強催化劑的整體活性；孔徑較小時，活性位點密度增加，有助于提高反應效率。因此，通過調控鈦白粉的孔隙結構，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和優化鈦白粉在各種應用中的性能，還能作為生產過程中質量控制的重要手段。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特性質，以滿足鈦白粉在不同應用領域中的需求。

選擇性催化還原技術（SCR）是目前應用及研究較多的煙氣脫硝技術之一。催化劑是SCR技術的核心，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械承載和抗磨蝕作用，并可增加催化反應表面積及提供合適的孔結構。

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，從而可以提高脫硝催化反應的效率。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，可以優化催化劑設計和脫硝工藝，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

通過調整控制不同應用領域的鈦白粉的比表面積和孔徑分布，可以幫助評估和改進鈦白粉的性能和應用效果。例如在涂料和塑料行業的應用中，比表面和孔徑分析有助于優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、提高塑料制品的機械性能和耐候性等。此外還能為生產過程中的質量控制提供重要手段，以確保產品的一致性。

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行表征。如圖3左所示，通過多點BET方程計算出該鈦白粉的比表面積為18.91 m²/g。再進一步分析其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用和性能優化提供參考依據，從而滿足不同行業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.