Page 217 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 周 鑫，等: 铝包膜 TiO 2 的膜层结构对颜料性能的影响 ·2151·

由表 1 可见，不同包膜 pH 下所得包膜 TiO 2 样 包膜钛白粉的表面膜层很薄，水合氧化铝含量很少，
品的氧化铝质量分数都较原料中氧化铝质量分数有 采用 XRD 分析无法找到相对应的水合氧化铝的峰
大幅度的提高。图 1 分别为 pH=4.0 和 pH=10.0 时所 型，因而，无法判断包覆水合氧化铝的晶型。目前，
得两组铝包膜 TiO 2 样品的 EDS 图。由图 1 可知， 已有文献对不同 pH 下钛白粉表面铝膜晶型的分析，
钛白粉表面覆盖有 Al、O 元素，且分布均匀。图 2 都是基于对偏铝酸钠与硫酸的化学反应结果，即偏
为包膜 pH 分别为 4.0、8.0 和 10.0 的铝包膜 TiO 2 样 铝酸钠与稀硫酸反应体系在不同 pH 下得到的水合氧
品的 TEM 图。可以看出，TiO 2 粒子表面均有膜层 化铝晶型。偏铝酸钠与硫酸反应的空白实验表明，
包覆。结合表 1、图 1 和图 2 可以判定，钛白粉表 在反应 pH 为 3.0、10.0 和 11.0 时，水合氧化铝以不
面包覆了一层水合氧化铝膜。 同的晶型形式存在 [12] 。同时结合产品颜料性能的变
化，本文重点对这 3 个 pH 下样品的 HRTEM 图做了
晶格计算分析。

图 1 pH=4.0（a）和 pH=10.0（b）时铝包膜 TiO 2 的 EDS 图
Fig. 1 EDS images of alumina-coated TiO 2 samples obtained
at pH=4.0 (a) and pH=10.0 (b)

a—pH=4.0；b—pH=8.0；c—pH=10.0
图 3 不同包膜 pH 铝包膜 TiO 2 样品的 SEM 图
Fig. 3 SEM images of alumina-coated TiO 2 samples obtained
at various coating pH

采用 HRTEM 分析方法，通过高倍 TEM 记录钛
白粉表面水合氧化铝膜层的晶格条纹，利用 Gatan
Digital Micrograph 软件计算其晶格间距 d 值，并与
标准水合氧化铝晶体的衍射数据相比较，进而确定
其晶型 [14-15] 。图 4 为包膜 pH=10.0 时同一包膜 TiO 2

a—pH=4.0；b—pH=8.0；c—pH=10.0 样品不同位置的膜层水合氧化铝的膜层晶格条纹图。

图 2 不同包膜 pH 下铝包膜 TiO 2 样品的 TEM 图
Fig. 2 TEM images of alumina-coated TiO 2 samples obtained
at various pH

根据前人的研究 [13] ，pH 在 3.0、8.0 和 10.0 时，
水合氧化铝开始以不同的晶型形式存在，所以，选
取了 pH=4.0、8.0 和 10.0 这 3 个 pH 点的样品进行
测试。图 3 为包膜 pH 分别为 4.0、8.0 和 10.0 时得

到的铝包膜 TiO 2 的 SEM 图。可以看出，pH=4.0（图 图 4 包膜 pH=10.0 的铝包膜 TiO 2 样品表面铝膜不同位
3a）时 TiO 2 粒子表面包覆的水合氧化铝膜层平整光 置的晶格条纹图
Fig. 4 Lattice fringe pattern of alumina film of alumina-
滑。在 pH=8.0（图 3b）和 pH=10.0（图 3c）时 TiO 2
coated TiO 2 sample obtained at pH=10.0
粒子表面开始出现颗粒状的水合氧化铝晶体。
通常采用 X 射线衍射仪分析材料的晶型组成， 由图 4 经过分析 计算 得出左 图 的 d 值为
通过对材料点阵平面间距及衍射强度与标准物相衍 0.4864 nm，右图的 d 值为 0.6226 nm。对比 XRD 数据
射数据的比较，确定材料中存在的晶型。但是由于 库的数据，拜耳石型水合氧化铝的 d 值为 0.4825 nm，