矿物-二氧化钛微纳米颗粒复合清洁制造技术与环境功能化研究

2018-09-20

   将非金属矿物与二氧化钛（TiO₂）进行微纳米颗粒有序复合，可构建具有和TiO₂性能相当或优于TiO₂性能的新功能材料，其应用可显著提高TiO₂的应用力度，降低TiO₂生产和使用量，对缓解TiO₂生产和应用中存在的资源、环境、需求和成本价格等问题具有重要作用，在节约资源、降低能耗、减少废弃物排放和绿色、环保产品生产等方面具有显著的社会效益。矿物-二氧化钛微纳米颗粒复合清洁制造技术与环境功能化成为矿物材料领域重要的研究方向。

20世纪70年代以来，国外一些发达国家对矿物与TiO₂复合及应用替代方面持续开展了研究工作，我国对矿物-TiO₂复合颜料的研究始于20世纪90年代，对矿物-TiO₂复合光催化剂的研究始于2000年前后。

“矿物-二氧化钛微纳米颗粒复合清洁制造技术与环境功能化研究”是中国地质大学（北京）以丁浩教授为负责人的矿物复合材料研究团队，以国家科技支撑计划、国家自然科学基金等项目为依托，联合国内知名科研院所和企业，针对矿物-TiO₂复合颜料、复合光催化剂和复合陶瓷乳浊剂产品设计、清洁制造工艺、颜料和光催化环境净化功能及在工业领域中的应用等进行深入研究所取得的创新性成果。

研究团队提出以矿物-TiO₂颗粒复合有序性、界面结合稳定性为目标的颗粒复合设计思路，研究了复合理论和控制机制；发明了液相机械力化学法和颗粒疏水聚团自组装法两种制备矿物表面包覆TiO₂复合颜料工艺，该工艺生产过程无废弃物排放，具有节能效果和清洁化、绿色化特征；研究确立了具有清洁制造特征的机械力化学法制备硅藻土表面负载纳米TiO₂工艺，提出并确立了插层改性蒙脱石层间柱撑TiO₂制备复合光催化剂工艺，提高了TiO₂光催化降解效果。制得具有可见光响应的凹凸棒石负载TiO₂-CdS复合光催化剂；使用矿物-TiO₂复合乳浊剂制得无放射性辐射的白色釉面卫生陶瓷，研究了该复合乳浊剂消除TiO₂使用时釉面黄变的作用机理。

依托以上成果，出版学术专著2部，发表论文40篇，其中SCI论文20篇。矿物-TiO₂复合颜料实现了成果转化，产品用于塑料、涂料、造纸、油墨等10多个行业，取得了显著经济效益和社会效益。