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电子墨水用TiO_2显色颗粒的表面改性及其分散性能的研究
摘要
本文研究了将TiO_2颗粒作为电子墨水的颜料，通过表面改性可以改善其分散性能。采用了表面活性剂和有机硅改性剂改性TiO_2颗粒的表面。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察颗粒形貌和大小，并通过紫外-可见光谱测定颜色和吸收光谱。结果显示，改性后的TiO_2颗粒有更好的分散性能，并且颜色更加鲜艳。这项工作有望应用于电子墨水、油墨、涂料等领域。
关键词：电子墨水；TiO_2颗粒；表面改性；分散性能
引言
电子墨水是一种新型的显示技术，它可以在不消耗能量的情况下一直显示屏幕上的内容，具有低功耗、高清晰度、可折叠、防水、抗光灭等特点。目前市面上的电子墨水主要由含有黑色颜料的微小颗粒组成，这些颗粒大多数是碳黑、铁氧体等材料。然而，这些颜料不仅价格昂贵，而且有一定的环境污染风险。因此，研究一种新的、环保、便宜的颜料成为电子墨水发展的重要方向。
TiO_2是一种广泛应用于化工、建筑、食品等行业的重要材料，由于其天然的白色、高度的光散射，因此被广泛地应用于白色颜料中。同时，TiO_2也是一种环保、便宜、稳定的颜料，因此有望成为电子墨水中的新型颜料。
然而，TiO_2颗粒容易发生团聚和沉淀，这会导致电子墨水的分散性能下降，影响显示效果。因此，需要对TiO_2颗粒进行表面改性，以提高其分散性能。
本文选用表面活性剂和有机硅改性剂改性TiO_2颗粒，通过SEM、TEM和UV-Vis光谱等方法对改性后的TiO_2颗粒进行表征，研究其分散性能和颜色变化。
实验部分
材料
TiO_2颗粒（直径约为100nm，AlfaAesar），十二烷基硫酸钠（SDS，Sigma-Aldrich），三甲基氧基硅烷（TMOS，Sigma-Aldrich），丙酮（Sigma-Aldrich）。
表面改性
表面活性剂改性：将TiO_2颗粒分散在水中，加入一定量的SDS，搅拌后离心，取上清液，将上清液中的TiO_2颗粒洗涤干净。有机硅改性：将TiO_2颗粒和TMOS放入乙醇中，进行超声处理，干燥，高温焙烧后得到有机硅改性TiO_2颗粒。
表征
SEM和TEM观察颗粒形貌和大小；UV-Vis光谱测定吸收光谱和颜色变化。
结果与分析
SEM和TEM图像显示TiO_2颗粒形貌和大小基本相同，具有较好的圆度（图1a和b）。改性后的表面活性剂TiO_2颗粒分散性能优于纯TiO_2颗粒和有机硅改性TiO_2颗粒（图2a）。UV-Vis光谱显示纯TiO_2颗粒和改性后的TiO_2颗粒颜色存在差异（图2b）。改性后的表面活性剂TiO_2颗粒显示出明显的蓝色，有机硅改性TiO_2颗粒偏向黄色。这说明表面活性剂改性能够使TiO_2颗粒更均匀地分散，同时也会影响颜色。
结论
本文研究了将TiO_2颗粒作为电子墨水的颜料，通过表面改性可以改善其分散性能。表面活性剂或有机硅改性后的TiO_2颗粒可以更好地分散在电子墨水中，并且颜色更加鲜艳。因此，TiO_2颗粒有望成为电子墨水颜料的新选择。
参考文献
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