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TiO2。
2 国外纳米TiO2的生产现状
80年代以前，纳米TiO2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80年代以后，开发的纳米TiO2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米TiO2打开了市场，使纳米TiO2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。
由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究，并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2，总生产能力估计在6～10kt/a，单线生产能力一般为400～500t/a。
根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米TiO2销售量仅为1.8kt左右，其消费量与产品应用见表一[4]：
表一 2003年全球纳米TiO2消费量与产品应用
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产品应用 |
消耗量（t） |
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UV-吸收剂
光催化剂
化学催化剂
装饰既随角异色
表面吸附剂
其它 |
1000
＜100
＜500
100
＜50
50 |
近几年，有关纳米TiO2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米TiO2制备和应用技术还有待于提高，技术要点和难点主要表现在以下几个方面[5]：①国际上纳米TiO2的价格为30～40万元/t，其成本大致是销售价格的2/5，原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素；②纳米TiO2的晶型和粒度控制技术；③金红石型纳米TiO2的表面处理技术；④纳米TiO2应用分散技术；⑤纳米TiO2应用功能的提升技术；⑥纳米TiO2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米TiO2的应用和发展得到限制。
3 我国纳米TiO2的现状
在国外普遍开展了纳米TiO2的制备和应用技术开发，并取得了阶段性成果，我国纳米TiO2的研究在“九五”期间形成了高潮，据了解进行纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进行和进行过纳米TiO2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米TiO2的单位，华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表二[6]。
表二 国内纳米TiO2的制备方法与研究单位
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制备方法 研究单位 |
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气相水解法 永新—沈阳化工股份公司
气相氧化法 华东理工大学
胶溶法 重庆大学、吉林大学
溶胶-凝胶法 中国科学院固体物理研究所、华东理工大学、西北大学
化学沉淀法 中国科学院上海硅酸盐研究所、成都科技大学、东北大学 |
目前，国内涉足纳米TiO2生产的公司约有十家，总生产能力在1kt以上。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t生产装置是迄今我国技术装备最先进、品种最为齐全的装置，可以生产金红石型和锐钛型两大系列各有4个从10nm至40nm的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸有限公司共同组建的安徽科纳新材料有限公司年产100t生产基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份有限公司投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团联合开发的首条具有百吨生产能力的生产线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米TiO2生产线(已通过省级鉴定)，具备年产100t生产能力，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技有限公司、浙江舟山明日纳米有限公司、江苏五菱常泰纳米材料有限公司、河北茂源化工有限公司的纳米TiO2装置也已建成。
4 纳米二氧化钛的发展建议
4.1 纳米TiO2生产的特点
综观国外纳米TiO2的发展，存在着以下特点：生产原料主要有四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法；液相法主要是以四氯化钛为原料的水解法和硫酸氧钛为原料的沉淀法，且多数生产厂家为钛白生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。
我国纳米TiO2的研究和生产具有以下几个特点[7]：①对纳米TiO2的研究多、面广，力量分散，低水平的重复性研究开发现象严重，企业介入的力度不够。②重点进行了纳米TiO2制备技术的开发，对纳米TiO2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有突破性进展；③工程开发能力薄弱，因纳米TiO2项目一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入大量的人力物力进行工程开发；④生产规模小、基本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米TiO2的市场价格大致为7～42万元/t，因为型号、质量和产地不同价格有所不同，国内生产的产品价格为7～24万元/t。
4.2 我国纳米TiO2生产的发展建议
⑴生产工艺的比较
气相法反应速度快，能实现连续化生产，而且制造的纳米TiO2粉体纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，产品特别适合于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反应在高温下瞬间完成，要求反应物料在较短的时间内达到微观上的均匀混合，对反应器的型式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲达到工业化生产，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。
与气相法相比，液相法生产的原料成本低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反应、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模生产、三废污染少、产品质量稳定等特点。因此，液相法中以四氯化钛为原料的水解法和硫酸氧钛为原料的沉淀法最具工业化发展潜力。 |
