氧化鈦（化學(xué)式TiO?，又稱二氧化鈦）是一種兼具無機(jī)材料穩(wěn)定性與特殊功能特性的明星材料，憑借優(yōu)異的半導(dǎo)體特性、高化學(xué)穩(wěn)定性、低成本及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，成為科研與產(chǎn)業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。從微觀結(jié)構(gòu)來看，它主要存在銳鈦礦型、金紅石型和板鈦礦型三類晶體結(jié)構(gòu)，其中銳鈦礦型光催化活性突出，金紅石型耐候性更強(qiáng)，兩者在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛；當(dāng)粒徑達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，還會(huì)展現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等獨(dú)特性能，進(jìn)一步拓展了應(yīng)用邊界。

如今氧化鈦的應(yīng)用已滲透到多個(gè)核心行業(yè)，形成了傳統(tǒng)領(lǐng)域與新興領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展的格局。在涂料與建材行業(yè)，它是功能性涂料的核心原料，可賦予涂層自清潔、抗紫外線、抗菌等特性，在綠色建筑政策驅(qū)動(dòng)下，高端功能性涂料對(duì)氧化鈦的需求持續(xù)增長(zhǎng)，占比達(dá)行業(yè)總需求的45%左右。新能源領(lǐng)域是其增長(zhǎng)最快的賽道之一，在鋰電池中，氧化鈦可作為正極涂層或負(fù)極添加劑，抑制材料體積膨脹、提升循環(huán)壽命，隨著新能源汽車與儲(chǔ)能行業(yè)的爆發(fā)，相關(guān)需求年均增速超15%；同時(shí)它也是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵電子傳輸層材料，能顯著提升電池效率與穩(wěn)定性。在環(huán)保治理領(lǐng)域，氧化鈦的光催化特性使其成為水污染、空氣污染治理的核心材料，可高效降解有機(jī)污染物、去除重金屬離子，氮摻雜氧化鈦甚至能實(shí)現(xiàn)水分解制氫，助力綠色能源生產(chǎn)。此外，它還廣泛應(yīng)用于化妝品（防曬劑）、生物醫(yī)藥（藥物遞送、抗菌材料）、汽車尾氣處理（脫硝催化劑）等領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，2024年全球納米氧化鈦市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)104億美元。

在氧化鈦的工業(yè)化制備中，噴霧干燥技術(shù)因能精準(zhǔn)控制產(chǎn)品粒徑、形貌及性能，且具備規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)而被廣泛采用。其中，離心式、氣流式（含超聲噴霧）等噴霧干燥設(shè)備因適配性更強(qiáng)，成為高端氧化鈦制備的主流選擇，以下為三個(gè)典型那艾儀器噴霧干燥機(jī)制備案例。

第一個(gè)案例是某公司采用模板輔助離心噴霧干燥工藝制備TiO?基空心微球，用于高端光催化涂料。該工藝以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，添加有機(jī)化合物作為犧牲模板，先將兩者按特定比例混合制備成固含量15%的前驅(qū)體溶液，經(jīng)高速離心霧化器霧化成1-100μm的微小液滴。干燥塔進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)定為220℃，出風(fēng)溫度控制在85℃，液滴在熱氣流中快速完成溶劑蒸發(fā)與初步成型，隨后進(jìn)入煅燒爐在550℃下煅燒2小時(shí)，去除模板并形成晶相結(jié)構(gòu)。為提升光催化性能，公司還在前驅(qū)體中摻雜3mol%的WO?，最終制備的TiO?/WO?空心微球呈現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，兼具銳鈦礦相和TiO?(B)相，比表面積達(dá)86m2/g，在紫外光照射下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解效率接近商用P25納米顆粒。將其融入丙烯酸涂料后，不僅保持了優(yōu)異的污染物降解能力，還避免了傳統(tǒng)納米氧化鈦導(dǎo)致的涂料粘結(jié)劑光降解問題，顯著提升了涂層穩(wěn)定性。

第二個(gè)案例是某公司采用超聲噴霧熱解技術(shù)制備TiO?-CuO異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜，適配藥物降解與太陽(yáng)能電池應(yīng)用場(chǎng)景。該工藝以鈦酸四異丙酯和氯化銅為前驅(qū)體，分別制備乙醇體系的TiO?溶液和水溶液的CuO溶液，再按50:50的體積比混合，添加乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑調(diào)控溶液穩(wěn)定性。采用頻率1.7MHz的超聲霧化器將前驅(qū)體溶液霧化，以氮?dú)鉃檩d體氣體，控制氣流速度為0.5L/min，將霧滴輸送至預(yù)熱至450℃的玻璃基板表面。霧滴在基板上快速完成熱解、反應(yīng)與成膜，形成均勻的TiO?-CuO異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜。經(jīng)表征，該薄膜的禁帶寬度為1.47eV，兼具兩者的光電特性，在太陽(yáng)光照射下，3小時(shí)內(nèi)對(duì) Rifampicin（利福平）抗生素的降解率接近99%；同時(shí)該薄膜作為太陽(yáng)能電池吸收層時(shí)，模擬光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)22.5%，展現(xiàn)出在環(huán)保與新能源領(lǐng)域的雙重應(yīng)用潛力。工藝過程中，公司通過精準(zhǔn)調(diào)控前驅(qū)體濃度、霧化頻率和基板溫度，實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度與成分的精準(zhǔn)控制，為規(guī)模化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

第三個(gè)案例是某公司采用離心噴霧干燥工藝制備脫硝專用30納米氧化鈦粉體，適配電廠、化工行業(yè)煙氣治理需求。工藝以鈦（氧）氯酸為前驅(qū)體，添加羧酸類化合物作為分散劑，制備成固含量20%的前驅(qū)體溶液，經(jīng)兩級(jí)水解處理提升溶液均勻性——先將溶液在98℃下加熱水解1小時(shí)，冷卻后與適量鈦（氧）氯酸和羧酸鹽混合，再次在98℃下加熱水解2小時(shí)。隨后將水解后的漿料送入離心噴霧干燥機(jī)，設(shè)定霧化轉(zhuǎn)速為20000r/min，進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度80℃，在熱氣流作用下完成干燥成型，最后經(jīng)600℃煅燒1.5小時(shí)獲得成品。該工藝制備的氧化鈦粉體平均粒徑30nm，D50范圍15-200nm，非晶成分含量低于7%，具備高親水性和大比表面積（經(jīng)煅燒后仍保持65m2/g）。在實(shí)際應(yīng)用中，該粉體作為脫硝催化劑載體，能顯著提升催化劑的吸附能力與催化活性，有效降低電廠鍋爐、煉焦廠等場(chǎng)景的氮氧化物排放，且高溫使用后性能穩(wěn)定，無二次污染風(fēng)險(xiǎn)。公司通過優(yōu)化水解條件與噴霧干燥參數(shù)，成功解決了納米粉體易團(tuán)聚的問題，產(chǎn)品合格率達(dá)99%以上，滿足工業(yè)化脫硝需求。

從多元應(yīng)用到精準(zhǔn)制備，氧化鈦的產(chǎn)業(yè)價(jià)值不斷被挖掘，而噴霧干燥技術(shù)憑借靈活的工藝調(diào)控能力，成為實(shí)現(xiàn)其功能化、規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵支撐。隨著新能源、環(huán)保等領(lǐng)域的需求升級(jí)，氧化鈦的制備技術(shù)也將向更高效、更精準(zhǔn)的方向發(fā)展，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用邊界。