1. علم البلورات وتعدد الأشكال لثاني أكسيد التيتانيوم
1.1 أناتاس, الروتيل, وبروكيت: الفروق الهيكلية والرقمية
( ثاني أكسيد التيتانيوم)
ثاني أكسيد التيتانيوم (تيو ₂) هو أكسيد الفولاذ الموجود بشكل طبيعي والذي يوجد فيه 3 الأنواع البلورية الأولية: الروتيل, أناتاز, والبروكيت, يُظهر كل منها ترتيبًا ذريًا مميزًا وخصائص رقمية على الرغم من مشاركة نفس الصيغة الكيميائية بالضبط.
الروتيل, واحدة من أكثر المراحل استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية, يشتمل على بنية بلورية رباعية الأضلاع حيث تعمل ذرات التيتانيوم بشكل ثماني السطوح بواسطة ذرات الأكسجين في كثافة كثيفة, إعداد سلسلة خطية على طول المحور c, مما يؤدي إلى ارتفاع معامل الانكسار والاستقرار الكيميائي الممتاز.
أناتاس, بالإضافة إلى ذلك، رباعي الزوايا ولكن مع هيكل مفتوح إضافي, لديه زاوية- وتقاسم الحافة TiO ₆ المجسم الثماني, مما يتسبب في زيادة قوة مساحة السطح ومهمة تحفيز ضوئي أعلى بسبب تحسين حركة مزود الرسوم وانخفاض معدلات إعادة تركيب ثقب الإلكترون.
بروكيت, المرحلة الأقل نموذجية والأكثر صعوبة في التوليف, يعتمد إطارًا لتقويم العظام مع إمالة ثماني السطوح المعقدة, وعلى الرغم من فحصها بشكل أقل, يُظهر المنازل المتوسطة بين أناتاز والروتيل مع الاهتمام المتزايد بأنظمة التهجين.
تختلف قوى فجوة النطاق لهذه المراحل قليلاً: الروتيل لديه فجوة نطاق حولها 3.0 فولت, أناتاس حولها 3.2 فولت, وبروكيت فيما يتعلق 3.3 فولت, التأثير على ميزات امتصاص الضوء وصلاحيتها لتطبيقات كيميائية ضوئية معينة.
أمن المرحلة يعتمد على درجة الحرارة; عادة ما يتحول أناتاز بشكل لا رجعة فيه إلى الروتيل أكثر من 600– 800 درجة مئوية, تغيير يجب إدارته في معالجة درجات الحرارة العالية للحفاظ على المنازل العملية المفضلة.
1.2 كيمياء الخلل وتقنيات المنشطات
إن القدرة على التكيف العملي لـ TiO ₂ لا تحدث فقط من علم البلورات الفطري الخاص به ولكن أيضًا من قدرته على ملاءمة مشكلات العوامل والمواد المشابهة التي تعدل إطاره الرقمي.
تعمل وظائف الأكسجين والإعلانات البينية من التيتانيوم كمساهمين من النوع n, تعزيز التوصيل الكهربائي وإنشاء حالات فجوة متوسطة يمكن أن تؤثر على الامتصاص البصري والمهمة التحفيزية.
إدارة المنشطات مع الكاتيونات الفولاذية (على سبيل المثال, الحديد اثنين ⁺, الكروم ³ ⁺, الخامس أربعة ⁺) أو الأنيونات غير المعدنية (على سبيل المثال, ن, س, ج) يضيق فجوة النطاق عن طريق إدخال مستويات التلوث, مما يجعل من الممكن تفعيل الضوء المرئي– ابتكار حاسم للتطبيقات التي تعتمد على الطاقة الشمسية.
كمثال, المنشطات النيتروجينية تحل محل مواقع الأكسجين الشبكية, إنتاج حالات موضعية فوق نطاق التكافؤ تتيح إثارة الفوتونات ذات الأطوال الموجية تقريبًا 550 نانومتر, توسيع الجزء القابل للاستخدام من النطاق الشمسي بشكل كبير.
هذه التعديلات ضرورية للتغلب على القيود الرئيسية التي يواجهها TiO 2: ففجوة نطاقها الواسعة تحد من النشاط الضوئي في المنطقة فوق البنفسجية, والتي تشكل حوالي 4 فقط– 5% حالة ضوء الشمس.
( ثاني أكسيد التيتانيوم)
2. تقنيات التوليف والتحكم المورفولوجي
2.1 تقنيات التصنيع التقليدية والمتقدمة
يمكن تصنيع ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال مجموعة من الأساليب, يستخدم كل منها مستويات مختلفة من التحكم في نقاء المسرح, حجم القطعة, والتشكل.
الكبريتات والكلوريد (الكلورة) العمليات عبارة عن طرق صناعية واسعة النطاق تستخدم بشكل رئيسي في تصنيع الأصباغ, يستلزم هضم الطعام لخبث الإلمنيت أو التيتانيوم المتوافق مع التحلل المائي أو الأكسدة لإنتاج مساحيق كبيرة من TiO.
للتطبيقات المفيدة, الأساليب الكيميائية الرطبة مثل التعامل مع هلام سول, التوليف الحراري المائي, والدورات التدريبية الحرارية محبوبة بسبب قدرتها على إنتاج منتجات ذات بنية نانوية ذات مساحة كبيرة وبلورة قابلة للضبط.
توليف سول جل, بدءاً من ألكوكسيدات التيتانيوم مثل إيزوبرووكسيد التيتانيوم, يسمح بالتحكم الدقيق في العناصر الكيميائية وتشكيل الأغشية الرقيقة, متراصة, أو الجسيمات النانوية مع تفاعلات التحلل المائي والتكثيف المتعدد.
تتيح التقنيات الحرارية المائية نمو هياكل نانوية متميزة– مثل الأنابيب النانوية, نانواعواد, والكريات المجهرية المطلوبة– عن طريق إدارة درجة الحرارة, ضغط, ودرجة الحموضة في إعدادات السائل, غالبًا ما يستخدم المعادن مثل NaOH للإعلان عن نمو متباين الخواص.
2.2 البنية النانوية والتصميم غير المتجانس
تعتمد كفاءة TiO ₂ في التحفيز الضوئي وتحويل الطاقة بشكل كبير على التشكل.
الهياكل النانوية أحادية البعد, مثل الأنابيب النانوية التي تم تطويرها عن طريق أنودة معدن التيتانيوم, توفير مسارات نقل الإلكترون المستقيمة ونسب كبيرة من السطح إلى الحجم, تحسين فعالية فصل الشحن.
صفائح نانوية ثنائية الأبعاد, وخاصة تلك التي تخضع للطاقة العالية 001 العناصر في أناتاز, عرض تفاعلية فائقة نتيجة لسمك أكبر لذرات التيتانيوم غير المنسقة التي تعمل كمواقع نشطة لاستجابات الأكسدة والاختزال.
لتحسين الأداء بشكل أفضل, عادةً ما يتم دمج TiO 2 في أنظمة الوصلات غير المتجانسة مع أشباه الموصلات الأخرى (على سبيل المثال, ز-ج ستة ن ₄, أقراص مدمجة, وو ستة) أو وسائل مساعدة موصلة مثل الجرافين وأنابيب الكربون النانوية.
تسهل هذه المركبات التقسيم المكاني للإلكترونات والثقوب المولدة ضوئيًا, تقليل خسائر إعادة التركيب, وتوسيع امتصاص الضوء مباشرة إلى المصفوفة المرئية من خلال تأثيرات التحسس أو وضع النطاق.
3. المساكن المفيدة وحساسية السطح
3.1 أنظمة التحفيز الضوئي والتطبيقات البيئية
واحدة من أكثر المباني شيوعًا لـ TiO ₂ هي مهمتها التحفيزية الضوئية تحت الأشعة فوق البنفسجية, مما يسمح بتدمير السموم الطبيعية, التعطيل البكتيري, وترشيح الهواء والماء.
عند امتصاص الفوتون, يتم إثارة الإلكترونات من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل, ترك الثقوب التي تعتبر ممثلين مؤكسدين فعالين.
يستجيب مقدمو خدمة الرسوم هؤلاء بالماء والأكسجين الممتص على السطح لإنشاء أنواع أكسجين سريعة الاستجابة (روس) مثل جذور الهيدروكسيل (- أوه), أنيونات الأكسيد الفائق (- يا اثنان ⁻), وبيروكسيد الهيدروجين (ح اثنان يا اثنان), والتي تعمل على أكسدة الملوثات الطبيعية بشكل غير انتقائي إلى ثاني أكسيد الكربون, ح₂ أو, والأحماض المعدنية.
ويتم استغلال هذه الآلية في الأسطح ذاتية التنظيف, حيث يؤدي الزجاج أو البلاط الخزفي المغطى بـ TiO إلى إتلاف الأوساخ العضوية والأغشية الحيوية تحت أشعة الشمس, وفي أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي التي تستهدف الأصباغ, المخدرات, واضطرابات الغدد الصماء.
بالإضافة إلى, يتم إنشاء محفزات ضوئية تعتمد على TiO TWO لتنقية الهواء, إزالة المركبات العضوية المتطايرة (المركبات العضوية المتطايرة) وأكاسيد النيتروجين (لاₓ) من البيئات الداخلية والمدينة.
3.2 التشتت البصري وأداء الصباغ
أبعد من العقارات السكنية أو التجارية المستجيبة, TiO ₂ هو الصباغ الأبيض الأكثر استخدامًا على هذا الكوكب بسبب معامل انكساره الاستثنائي (~ 2.7 للروتيل), مما يجعل من الممكن الحصول على عتامة وإضاءة عالية في الدهانات, التشطيبات, البلاستيك, ورق, ومستحضرات التجميل.
تعمل الصباغ عن طريق تشتيت الضوء المرئي بنجاح; عندما يتم تعزيز البعد الجسيمي إلى ما يقرب من نصف الطول الموجي للضوء (~ 200– 300 نانومتر), يتم استخدام تشتت مي على أفضل وجه, مما يسبب قوة إخفاء استثنائية.
معالجة المساحة السطحية بالسيليكا, الألومينا, أو يتم تطبيق الأغطية الطبيعية لتعزيز الانتشار, تقليل نشاط التحفيز الضوئي (لتجنب تدهور المصفوفة المضيفة), وتعزيز المتانة في التطبيقات الخارجية.
في واقيات الشمس, يوفر TiO ₂ بحجم النانو دفاعًا واسع النطاق عن الأشعة فوق البنفسجية عن طريق تشتيت وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية فئة A وB الضارة مع البقاء واضحًا في المجموعة المرئية., باستخدام حاجز مادي دون التهديدات المرتبطة ببعض مرشحات الأشعة فوق البنفسجية الطبيعية.
4. التطبيقات الناشئة في مجال الطاقة والمواد الذكية
4.1 وظيفة في تحويل الطاقة الشمسية وتخزينها
يلعب ثاني أكسيد التيتانيوم دورًا محوريًا في تقنيات الموارد المتجددة, وعلى الأخص في الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ (DSSCs) وبطاريات البيروفسكايت الشمسية (الشركات الأمنية الخاصة).
في DSSCs, يعمل فيلم mesoporous من Anatase البلوري النانوي كطبقة نقل الإلكترون, قبول الإلكترونات المثارة ضوئيًا من محسس الصبغة وتوصيلها إلى الدائرة الخارجية, بينما تضمن فجوة نطاقها الواسعة الحد الأدنى من الامتصاص الطفيلي.
في الشركات الأمنية الخاصة, يعمل TiO 2 كجهة اتصال انتقائية للإلكترون, تعزيز استخراج التكلفة وتعزيز استقرار الأداة, على الرغم من أن الدراسة مستمرة لاستبدالها بخيارات أقل نشاطًا ضوئيًا لتعزيز طول العمر.
يتم أيضًا اختبار TiO 2 في الكيمياء الضوئية (بيك) أنظمة تقسيم المياه, حيث يعمل كرمز ضوئي لأكسدة الماء إلى أكسجين, البروتونات, والإلكترونات تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية, إضافة إلى تصنيع الهيدروجين الأخضر.
4.2 الاستيعاب في الطلاءات الذكية والأدوات الطبية الحيوية
تشتمل التطبيقات المبتكرة على نوافذ ذكية ذات قدرات التنظيف الذاتي ومكافحة الضباب, حيث تتفاعل تشطيبات TiO ₂ مع الضوء والرطوبة للحفاظ على الشفافية والنظافة.
في الطب الحيوي, يتم فحص TiO ₂ للاستشعار الحيوي, شحنة الدواء, ويزرع المضادة للميكروبات نتيجة لتوافقه الحيوي, حماية, والتفاعل الناتج عن الصور.
على سبيل المثال, يمكن للأنابيب النانوية TiO ₂ الموسعة على غرسات التيتانيوم أن تعلن عن التكامل العظمي مع تقديم عمل مضاد للجراثيم محليًا تحت التعرض المباشر للضوء.
في الخلاصة, يُظهر ثاني أكسيد التيتانيوم تقارب المنتجات الأساسية للبحث العلمي مع التطور التقني المعقول.
مزيج خاص من البصرية, رقمي, تتيح الخصائص السكنية الكيميائية والمساحة السطحية تطبيقات تتراوح من منتجات العملاء اليومية إلى الأنظمة البيئية وأنظمة الطاقة المتطورة.
كما اختراقات البحوث في البنية النانوية, المنشطات, والتصميم المركب, يستمر TiO ₂ في التطور كمنتج أساسي في التقنيات الحديثة الدائمة والذكية.
5. بائع
تعتبر RBOSCHCO موردًا عالميًا موثوقًا للمواد الكيميائية & الشركة المصنعة مع أكثر من 12 سنوات من الخبرة في توفير المواد الكيميائية والمواد النانوية فائقة الجودة. وتقوم الشركة بالتصدير إلى العديد من البلدان, مثل الولايات المتحدة الأمريكية, كندا, أوروبا, الإمارات العربية المتحدة, جنوب أفريقيا, تنزانيا, كينيا, مصر, نيجيريا, الكاميرون, أوغندا, ديك رومى, المكسيك, أذربيجان, بلجيكا, قبرص, الجمهورية التشيكية, البرازيل, شيلي, الأرجنتين, دبي, اليابان, كوريا, فيتنام, تايلاند, ماليزيا, أندونيسيا, أستراليا,ألمانيا, فرنسا, إيطاليا, البرتغال الخ. باعتبارها الشركة الرائدة في مجال تطوير تكنولوجيا النانو, RBOSCHCO يهيمن على السوق. يقدم فريق العمل المحترف لدينا حلولاً مثالية للمساعدة في تحسين كفاءة الصناعات المختلفة, خلق القيمة, والتعامل بسهولة مع التحديات المختلفة. إذا كنت تبحث عن ثاني أكسيد التيتانيوم هل هو آمن؟, يرجى إرسال بريد إلكتروني إلى: [email protected]
العلامات: ثاني أكسيد التيتانيوم,التيتانيوم ثاني أكسيد التيتانيوم, ثاني أكسيد التيتانيوم
جميع المقالات والصور من الإنترنت. إذا كان هناك أي قضايا حقوق الطبع والنشر, يرجى الاتصال بنا في الوقت المناسب للحذف.
الاستفسار لنا