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由于臭氧层的破坏，能够到达地球的紫外线强度大大增加，保护皮肤使其免受紫外线的侵害引起人们的极大关注。TiO2能够较好的吸收紫外线，具有无毒，稳定性强以及抗紫外老化强等优点，是目前应用最广泛的紫外屏蔽剂之一。TiO2的晶型结构和表面包覆是影响其紫外屏蔽性能的重要因素。然而，TiO2晶型调控困难，禁带宽度大，分散性差，具有光催化活性。基于上述弊端，本文选用重庆某钛白粉厂的硫酸氧钛溶液为钛源，采用表面活性剂辅助法合成金红石型TiO2，并且对金红石TiO2进行硅包覆、铈包覆和铈硅包覆处理。考察了表面活性剂种类和浓度对二氧化钛晶型和紫外屏蔽性能的影响，研究了不同包覆剂对二氧化钛的分散性和紫外屏蔽性能的影响。
主要研究内容和结论为：
（1）采用表面活性剂辅助法，以硫酸氧钛为钛源制备得到金红石型TiO2，重点研究了表面活性剂种类对TiO2晶型的影响。结果表明：阴离子表面活性剂（柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠）对TiO2金红石相转化没有促进作用，阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三乙基氯化铵和苄基三乙基氯化铵）在TiO2生成的过程中起了很好的诱导作用，促进TiO2金红石相转化。当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度，阳离子表面活性剂形成的胶束表面具有正电荷，静电吸附和[TiO6]八面体的斜边螯合在一起，使得[TiO6]八面体更倾向于共对边生长，并且表面活性剂的阳离子基团的空间位阻效应，阻止了[TiO6]八面体螺旋成长；促进金红石型TiO2的生成。
（2）研究了表面活性剂浓度对TiO2晶型和紫外屏蔽能力的影响。结果表明：当CTMAB投料浓度大于等于3mmol/L时，产品出现金红石相，且CTMAB投料浓度等于4mmol/L时，样品金红石含量最高；当1231投料浓度大于等于2mmol/L时，产品出现金红石相，且1231投料浓度等于6mmol/L时，样品金红石含量最高；当苄基三乙基氯化铵投料浓度大于等于6mmol/L时，产品出现金红石相，且苄基三乙基氯化铵投料浓度等于15mmol/L时，样品金红石含量最高。TiO2产品出现金红石相，产品的紫外吸收平台上升，吸收能力增强；产品的带隙宽度下降0.2~0.3eV，吸收波长范围增加。
（3）研究了单组份包覆对TiO2紫外屏蔽能力的影响。结果表明：硅包覆的最佳条件为：包覆温度=40℃，pH=9，硅包覆比例0.03，Na2SiO3浓度0.01mol/L。TiO2@SiO2-3%的紫外屏蔽性能下降21%，电子-空穴对复合速率增加。通过FDTD模拟可知，TiO2@SiO2电子-空穴对的产生速率下降，产品的耐候性增加。铈包覆的最佳条件为：pH=10，包覆温度=50℃，Ce(SO4)2浓度0.02mol/L，包覆比例0.03。TiO2@CeO2-3%的紫外吸收平台值上升54%，电子-空穴对复合速率增加。通过FDTD模拟可知，TiO2@CeO2电子-空穴对的产生速率增加，产品的耐候性降低。
（4）研究了多组分包覆对TiO2紫外屏蔽能力的影响。结果表明：相较于单组份包覆，TiO2@SiO2@CeO2的紫外吸收平台值上升61%，紫外屏蔽能力最好，电子-空穴对复合速率增加最多，电子-空穴对的产生速率最低，耐候性最好。
以上研究结果可为金红石二氧化钛制备过程的工业设计和放大提供基础数据，具有重要的科学意义和使用价值。
主要研究内容和结论为：
（1）采用表面活性剂辅助法，以硫酸氧钛为钛源制备得到金红石型TiO2，重点研究了表面活性剂种类对TiO2晶型的影响。结果表明：阴离子表面活性剂（柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠）对TiO2金红石相转化没有促进作用，阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三乙基氯化铵和苄基三乙基氯化铵）在TiO2生成的过程中起了很好的诱导作用，促进TiO2金红石相转化。当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度，阳离子表面活性剂形成的胶束表面具有正电荷，静电吸附和[TiO6]八面体的斜边螯合在一起，使得[TiO6]八面体更倾向于共对边生长，并且表面活性剂的阳离子基团的空间位阻效应，阻止了[TiO6]八面体螺旋成长；促进金红石型TiO2的生成。
（2）研究了表面活性剂浓度对TiO2晶型和紫外屏蔽能力的影响。结果表明：当CTMAB投料浓度大于等于3mmol/L时，产品出现金红石相，且CTMAB投料浓度等于4mmol/L时，样品金红石含量最高；当1231投料浓度大于等于2mmol/L时，产品出现金红石相，且1231投料浓度等于6mmol/L时，样品金红石含量最高；当苄基三乙基氯化铵投料浓度大于等于6mmol/L时，产品出现金红石相，且苄基三乙基氯化铵投料浓度等于15mmol/L时，样品金红石含量最高。TiO2产品出现金红石相，产品的紫外吸收平台上升，吸收能力增强；产品的带隙宽度下降0.2~0.3eV，吸收波长范围增加。
（3）研究了单组份包覆对TiO2紫外屏蔽能力的影响。结果表明：硅包覆的最佳条件为：包覆温度=40℃，pH=9，硅包覆比例0.03，Na2SiO3浓度0.01mol/L。TiO2@SiO2-3%的紫外屏蔽性能下降21%，电子-空穴对复合速率增加。通过FDTD模拟可知，TiO2@SiO2电子-空穴对的产生速率下降，产品的耐候性增加。铈包覆的最佳条件为：pH=10，包覆温度=50℃，Ce(SO4)2浓度0.02mol/L，包覆比例0.03。TiO2@CeO2-3%的紫外吸收平台值上升54%，电子-空穴对复合速率增加。通过FDTD模拟可知，TiO2@CeO2电子-空穴对的产生速率增加，产品的耐候性降低。
（4）研究了多组分包覆对TiO2紫外屏蔽能力的影响。结果表明：相较于单组份包覆，TiO2@SiO2@CeO2的紫外吸收平台值上升61%，紫外屏蔽能力最好，电子-空穴对复合速率增加最多，电子-空穴对的产生速率最低，耐候性最好。
以上研究结果可为金红石二氧化钛制备过程的工业设计和放大提供基础数据，具有重要的科学意义和使用价值。