纳米亚氧化钛Ti4O7：双极性电极材料

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2025-06-25浏览量：次

纳米亚氧化钛（Titanium suboxide）是一类具有独特物理化学性质的无机功能材料，化学通式为TinO2n-1（n=2, 为Ti4O7），属于Magnéli相钛氧化物。其外观通常为蓝黑色粉末，兼具高导电性、耐腐蚀性和光催化活性，在能源、环保、材料等领域有广泛应用。

以下是其核心特性及应用：

一、基本特性

1. 结构与形态

   • 晶体结构为金红石型与氯化钠型的混合相，通过氧空位形成导电网络，单晶导电率可达1500 S/cm（Ti4O7）。
   • 粒径通常200-300nm，密度3.6–4.3 g/cm³，耐温性＜600℃。

2. 化学稳定性

   • 在强酸（如42% H₂SO₄）、强碱及含氟离子环境中表现惰性，腐蚀率远低于金属钛。
   • 析氢/析氧过电位高（如1M H₂SO₄中析氧电位达5 V），适合电化学应用。

3. 环保与安全

   • 无毒、符合食品级标准，可替代含钴/铬的有毒黑色颜料。

二、核心应用领域

1. 能源存储

   • 铅酸电池：作为双极性电极材料，减少铅用量40%，提升能量密度40%，循环寿命延长至25年。
   • 锂电池：替代石墨导电剂，提高正极活性物质利用率，放电电压提升5%。

2. 环保与催化

   • 污水处理：高析氧电位使其高效降解苯酚、印染废水，可见光催化效率较传统TiO₂提升18倍。
   • 电解制氢：用于海水淡化和臭氧制备。

3. 防腐与涂层

   • 添加至环氧/聚氨酯涂料中，通过导电性均匀分布电荷，延长海洋工程装备的阴极保护时效。
   • 作为防静电颜料，用于电子设备外壳涂料。

4. 其他领域

   • LED黑色矩阵：高黑度与分散性适合显示器件。
   • 高温陶瓷：耐热性优于炭黑，适用于高温涂料。

三、制备工艺

亚氧化钛主要通过高温还原法制备，需精确控制气氛及温度（700–950℃）国内量产技术 宏武领先。

四、未来发展方向

1. 性能优化：通过氧空位调控增强光催化活性（如Ti4O7对喹诺酮类抗生素的降解）。
2. 低成本制备：
3. 跨界应用：拓展至柔性电子、生物医学等领域。

亚氧化钛凭借“导电+惰性”双重特性，正推动电池轻量化、污水处理高效化的技术革新，是绿色材料的重要代表。