二氧化钛自清洁涂料
摘要：纳米TiO2基自清洁涂层在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有广阔的应用前景。TiO2无机涂层透明美观、自清洁效果良好，但设备和处理手段较复杂，难以大规模使用；含TiO2纳米粒子的纳米复合涂层制备较简单，但是涂层寿命难达标，同时自清洁效果不理想。依托文献，讨论这两类涂层的制备方法、应用现状以及存在的问题，并思考未来的发展方向。
关键字：TiO2；自清洁；纳米复合材料；
1背景资料
我国空气质量普遍较差且各地污染情况各不相同，雾霾、沙尘、酸雨等时常侵蚀我们的环境，这就对外墙涂料的抗污性提出了更高的要求。
自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，因此在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有重要的应用前景。
图1水立方（左）和自清洁原理示意（右）目前为止，基于不同的自清洁原理，已经发展了两类自清洁涂层。第一种是“超疏水”水接触角150°自清洁涂层。基于“荷叶效应”，荷叶表面超微结构使水在叶面上的接触角大于150度，使水滴能够滚动带走灰尘。
图2“荷叶效应”（左）和原理示意（右）
f这种类型的自清洁涂层，常见的为有机氟树脂、硅树脂等复合材料。例如鸟巢和水立方表面的ETFE（乙烯四氟乙烯共聚物）自清洁薄膜。
第二种是基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层。在这一类自清洁涂层中，最为典型的是二氧化钛TiO2涂层材料。纳米TiO2的光催化特性最早由日本藤岛昭教授在20世纪70年代首次发现。TiO2在紫外光辐照下产生电子空穴对，再与吸附在TiO2材料表面的H2O和O2发生氧化还原反应生成氢氧自由基，氢氧自由基活性很高，可分解有机污染物，实现表面自清洁。
同时，TiO2涂膜长时间暴露在太阳光下，其对水的接触角可降至0o，显示出超亲水性。因此，光催化涂层的分解有机污染物能力以及表面超亲水性两方面协同作用，可使附着在涂层表面的污染物能够很容易地被分解，随着雨水被冲洗掉，TiO2涂层具有很好的自清洁效果。
2TiO2自清洁涂层
目前TiO2自清洁涂层可以分为两类：一类为无机TiO2涂层，另一类为TiO2基纳米复合涂层。这两类TiO2自清洁涂层已经分别在玻璃、建筑物外墙涂膜、石材等表面得到一定的应用。虽然TiO2“光催化自清洁”作用发现已久，但由于技术发展水平不足，目前TiO2自清洁涂层的应用范围还非常有限。
21无机TiO2涂层
211无机TiO2涂层的制备
无机TiO2自清洁涂层常见的制备方法r