개요 TiO2 나노 파우더
티오투 나노 파우더는 티타늄 원소의 자연 발생 산화물인 티오투의 나노 입자로 구성된 미세한 백색 분말입니다. 이 나노 입자는 직경이 100나노미터 미만이므로 독특한 특성을 발휘할 수 있습니다.
TiO2 나노 분말은 크기, 형태, 표면적에 따라 달라지는 뛰어난 광학, 전자, 촉매 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 중요한 소재가 되었습니다. 높은 밝기와 반사율, 우수한 자외선 흡수, 효율적인 전하 이동 및 광촉매 활성, 높은 굴절률 등을 나타냅니다.
다음 섹션에서는 TiO2 나노 분말의 구성, 다양한 구조적 형태, 주요 특성, 산업 전반의 응용 분야, 사용 가능한 사양 및 등급, 공급업체 환경, 장단점 등 다양한 측면에 대해 자세히 설명합니다.
TiO2 나노 분말의 구성 및 구조
TiO2 나노 분말은 다양한 구조적 형태로 존재할 수 있으며, 그 특성과 응용 분야가 다양합니다:
TiO2 나노 분말 구조
| 구조 | 설명 |
|---|---|
| 아나타제 | 안정된 사면체 결정 구조 |
| 루틸 | 열역학적으로 안정적인 사각형 구조 |
| Brookite | 상업적으로 거의 사용되지 않는 사방 정육면체 구조 |
| TiO2 (B) | 단선형 구조 |
아나타제 및 루틸 형태의 TiO2 나노가 가장 일반적으로 상업적으로 활용됩니다. 제조업체는 가수분해, 졸-겔, 기상 열분해, 화염 분무 열분해, 플라즈마 합성과 같은 공정을 사용하여 원하는 형태의 나노 TiO2 분말을 생산합니다.
TiO2 나노 입자의 주요 특성
다양한 애플리케이션에서 다양하게 사용할 수 있는 TiO2 나노 입자의 중요한 특성과 특징은 다음과 같습니다:
TiO2 나노 입자 특성
| 특성 | 세부 정보 |
|---|---|
| 입자 크기 | 10-100nm |
| 결정 구조 제어 | 아나타제, 루틸 또는 브루카이트 다형체 |
| 표면적 | 50-400 m2/g |
| 굴절률 | 2.6-2.9 |
| 밝기/백도 | 백색 안료 중 가장 높음(>90%) |
| 착색 강도 | 기존 안료보다 높은 성능 |
| 자외선 흡수 | 자외선 영역에서 높은 광대역 흡수 |
| 사진 활동 | 아나타제 형태는 자외선 조사에서 우수한 광촉매 작용을 보여줍니다. |
| 안정성 | 화학적 및 열적으로 안정적이며 물에 용해되지 않음 |
| 독성 | 생물학적으로 불활성인 것으로 간주 |
초미세 크기는 표면적을 극대화하고 단위 부피당 기능을 향상시켜 소량으로도 강한 불투명도, 높은 촉매 반응성 등을 제공할 수 있습니다. 크기, 모양, 다공성을 제어하는 것은 광학 성능, 전자 구조 또는 표면 특성을 맞춤화하는 데 핵심입니다.
응용 TiO2 나노 파우더
TiO2 나노 입자의 다양한 광학, 전자 및 화학적 특성을 활용하는 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:
안료 및 염료
- 페인트 및 코팅: 높은 불투명도 및 내구성을 위한 흰색 안료
- 플라스틱: 밝기, 불투명도 및 자외선 차단
- 종이: 백색도, 부드러움, 불투명도를위한 미네랄 필러
- 화장품: 자외선 차단 크림, 메이크업, 자외선 차단제
- 식용 색소: 합성 미백제 및 브라이트닝 첨가제
촉매 및 필터
- 탈취 및 공기 정화: 휘발성 유기 화합물 제거
- 수처리: 유기 오염 물질의 광촉매 처리
- 태양광 발전: 효율적인 요금 청구서 수집
- 세라믹 멤브레인: 미세 여과 및 생물 오염 방지
에너지 저장
- 리튬 이온 배터리: 높은 전력 및 안정성
- 염료 감응형 태양 전지: 엑시톤 생성을 위한 광음극
- 전기 변색 장치: 가역적 광 투과율
생체의료 기기
- 바이오센서: 바이오마커 검출을 위한 효소 고정화
- 뼈 임플란트: 골유착을 위한 생체 활성 표면
- 상처 드레싱: 항균 활성
TiO2 나노 소재의 산업별 소비량
| 산업 | 예상 사용량 |
|---|---|
| 페인트 및 코팅 | 50% |
| 플라스틱 | 20% |
| 종이 | 15% |
| 화장품 및 퍼스널 케어 | 5% |
| 촉매제 | 3% |
| 도자기 | 2% |
| 기타 | 5% |
전자, 에너지, 생물의학 등 신흥 분야의 첨단 애플리케이션은 성숙한 시장을 대표하는 페인트, 플라스틱, 종이와 함께 강력한 상업적 수요를 주도하고 있습니다.
사양 TiO2 나노 파우더 제품
TiO2 나노 분말은 애플리케이션 요구 사항에 따라 맞춤화된 다양한 등급의 변형으로 상업적으로 이용 가능합니다:
TiO2 나노파워 사양
| 매개변수 | 일반적인 범위 |
|---|---|
| 순도 | >99.5% |
| 입자 크기 | 10-25nm, 10-30nm, 10-50nm |
| 결정 구조 | 아나타제, 루틸, 혼합상 |
| 형태학 | 구형, 면, 막대, 큐브, 시트, 꽃 |
| 표면적 | 200-400 m2/g |
| 벌크 밀도 | 0.15-0.3g/cc |
| 실제 밀도 | 3.9g/cc |
| 굴절률 | 2.6-2.9 |
| 오일 흡수 | 95-130 cm3/100g |
| pH 값 | 5-7 |
| 백색도 | >92% |
| 흡수 시작 | <390nm |
TiO2 나노 분말 크기 변형
| 등급 | 입자 크기 |
|---|---|
| 1 | ~10nm |
| 2 | ~20nm |
| 3 | ~30nm |
| 4 | ~ 50nm |
| 5 | ~100nm |
아나타제 나노 TiO2는 촉매 용도에 선호되는 반면 루타일은 주로 안료 용도에 사용됩니다. 입자 크기가 작을수록 자외선을 더 깊이 흡수할 수 있지만 보관 수명이 짧아집니다. 패싯 형태는 구형에 비해 더 높은 광촉매 활성을 제공합니다.
TiO2 나노 소재 공급업체
TiO2 나노 분말의 주요 글로벌 제조업체 및 공급업체는 다음과 같습니다:
주요 TiO2 나노 분말 제조업체
| 회사 | 위치 |
|---|---|
| 시그마 알드리치 | 미국 |
| 나노 구조 및 비정질 재료 | 미국 |
| 미국 연구용 나노소재 | 미국 |
| 스카이스프링 나노소재 | 미국 |
| 나노쉘 | 미국 |
| 미국 요소 | 미국 |
| 홍우 인터내셔널 | 중국 |
| 나본드 기술 | 중국 |
| 지능형 재료 | 중국 |
| IoLiTec | 독일 |
| 멜리오럼 기술 | 우크라이나 |
| Tronox Limited | 글로벌 |
| 타이카 코퍼레이션 | 일본 |
| 이시하라 산교 가이샤 | 일본 |
가격은 제품 순도, 크기 분포, 표면 기능화 등에 따라 실험실 규모의 연구용 수량은 $10/g부터 대량 상업용 수량은 $50/kg까지 다양하게 책정됩니다.
TiO2 나노 입자의 장단점
TiO2 나노 입자의 장점:
- 색소 형태보다 적은 용량으로 더 높은 성능 제공
- 새로운 영역의 다기능 고급 애플리케이션
- 안정적이고 무독성이며 생물학적으로 불활성입니다.
- 광물 루틸을 이용한 비용 효율적인 생산
TiO2 나노 입자의 한계:
- 제한된 대규모 제조 경험
- 환경으로의 나노 입자 방출에 대한 우려
- 불활성 대기에서 보관 필요
- 아나타제는 700°C 이상에서 광촉매 불활성 루틸로 전환됩니다.
안전성, 안정성, 지속 가능성을 보장해야 하지만 TiO2 나노 구조를 엄격하게 제어하면 스마트 광학 코팅, 센서, 에너지 하베스팅, 마이크로 디바이스 통합 등의 가능성을 열 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Q. TiO2 나노 분말은 무엇으로 만들어졌나요?
A. TiO2 나노 분말은 순도 99.5% 이상의 이산화티타늄과 특정 등급의 미량의 도펀트를 함유한 100nm 미만의 입자로 구성됩니다.
Q. TiO2 나노 분말은 어떻게 상업적으로 생산되나요?
A. 제조 방법에는 가수분해, 졸-겔 합성, 화염 분무 열분해, 플라즈마 합성, 기체 또는 액상 반응이 있습니다.
Q. 사용 가능한 TiO2 나노 등급에는 어떤 것이 있나요?
A. 입자 크기, 결정상(아나타제, 루틸), 형태(구형, 입방체, 꽃, 시트) 및 표면 코팅에 따라 분류된 상용 등급입니다.
Q. Does TiO2 나노 분말 특별한 취급 주의가 필요하신가요?
A. 산소/습기를 피한 불활성 보관, 취급 시 PPE 사용, 환경 방출 방지. 독성 우려 없음.
Q. TiO2 나노와 관련된 잠재적인 단점이나 위험은 무엇인가요?
A. 시간이 지남에 따른 보관 성능 저하, 나노 입자 독성 문제, 초기 상용화 시 품질 변동성.
