1. Титан диоксидінің кристаллографиясы және полиморфизмі
1.1 Анатаза, Рутил, және Брукит: Құрылымдық және цифрлық айырмашылықтар
( Титан диоксиді)
Титан диоксиді (TiO ₂) табиғи түрде болатын болат оксиді болып табылады 3 бастапқы кристалдық түрлері: рутил, анатаза, және Брукит, әрқайсысы дәл бірдей химиялық формуланы бөліскеніне қарамастан, ерекше атомдық орналасулар мен цифрлық қасиеттерді көрсетеді.
Рутил, термодинамикалық тұрақты фазалардың бірі, титан атомдары оттегі атомдарымен тығыз байланыста октаэдрлік жұмыс істейтін тетрагональды кристалдық құрылымды қамтиды., с осі бойынша сызықтық тізбекті орнату, жоғары сыну көрсеткішіне және тамаша химиялық тұрақтылыққа әкеледі.
Анатаза, қосымша тетрагональды, бірақ қосымша ашық құрылымы бар, бұрышы бар- және жиектерін бөлісетін TiO ₆ октаэдрлер, төлем провайдерінің қозғалысының жақсаруы және электронды тесіктердің рекомбинация жылдамдығының төмендеуіне байланысты үлкен беттік қуат пен жоғары фотокаталитикалық тапсырманы тудырады.
Брукит, ең аз типтік және синтезделу қиын кезең, күрделі октаэдрлік қисаюы бар орторомбты рамканы қабылдайды, және аз зерттелген кезде, ол анатаза мен рутил арасындағы аралық үйлерді көрсетеді, олардың арасында будандастыру жүйелеріне қызығушылық туындайды.
Бұл кезеңдердің диапазондық қуаттары аздап ерекшеленеді: рутилдің айналасындағы жолақ аралығы бар 3.0 eV, айналасында анатаза 3.2 eV, және Brookite қатысты 3.3 eV, олардың жарық сіңіру ерекшеліктеріне және белгілі бір фотохимиялық қолдану үшін өміршеңдігіне әсер етеді.
Фазаның қауіпсіздігі температураға байланысты; анатаза әдетте 600-ден астам рутилге қайтымсыз түрленеді– 800 ° C, артықшылықты практикалық үйлерді сақтау үшін жоғары температурада өңдеуде басқарылуы керек өзгеріс.
1.2 Кемшіліктер химиясы және допингтік әдістер
TiO ₂ практикалық бейімділігі оның туа біткен кристаллографиясынан ғана емес, сонымен қатар оның цифрлық құрылымын өзгертетін факторлық мәселелер мен қоспаларға сәйкес келу қабілетінен де туындайды..
Оттегі жұмысы және титан интерстициалдары n-типті салымшылар ретінде жұмыс істейді, электр өткізгіштігін арттыру және оптикалық сіңіру мен каталитикалық тапсырмаға әсер етуі мүмкін орташа бос күйлерді жасау.
Болат катиондарымен допинг басқарылды (мысалы, Fe 2 ⁺, Cr ³ ⁺, V ТӨРТ ⁺) немесе металл емес аниондар (мысалы, Н, С, C) ластану деңгейлерін енгізу арқылы жолақ аралығын тарылтады, көрінетін жарықты белсендіруге мүмкіндік береді– күн энергиясымен жұмыс істейтін қолданбалар үшін маңызды жаңалық.
Мысал ретінде, азотты допинг торлы оттегі веб-сайттарын ауыстырады, шамамен толқын ұзындығы бар фотондармен қозуды қамтамасыз ететін валенттік диапазоннан жоғары локализацияланған күйлерді шығару 550 nm, күн диапазонының пайдалы бөлігін айтарлықтай кеңейту.
Бұл түзетулер TiO екі негізгі шектеуін жеңу үшін қажет: оның кең диапазоны ультракүлгін аймаққа фотобелсенділікті шектейді, бұл шамамен 4 құрайды– 5% жағдайда күн сәулесі.
( Титан диоксиді)
2. Синтез әдістері және морфологиялық бақылау
2.1 Дәстүрлі және жетілдірілген өндіру әдістері
Титан диоксидін әртүрлі тәсілдер арқылы өндіруге болады, әрқайсысы сахна тазалығын бақылаудың әртүрлі деңгейлерін пайдаланады, фрагмент өлшемі, және морфология.
Сульфат және хлорид (хлорлау) процестер негізінен пигментті өндіру үшін пайдаланылатын кең ауқымды өнеркәсіптік жолдар болып табылады, Үлкен TiO екі ұнтағын алу үшін гидролизге немесе тотығуға сәйкес ильменит немесе титан қожының тағамдық қорытылуын талап етеді.
Пайдалы қолданбалар үшін, соль-гельді өңдеу сияқты дымқыл-химиялық тәсілдер, гидротермиялық синтез, және солвотермиялық курстар олардың ауданы жоғары және реттелетін кристалдылығы бар наноқұрылымды өнімдерді шығару мүмкіндігіне байланысты ұнайды..
Соль-гель синтезі, титан изопроксиді сияқты титан алкоксидтерінен басталады, дәл стехиометриялық бақылауға және жұқа қабықшаларды қалыптастыруға мүмкіндік береді, монолиттер, немесе гидролиз және поликонденсация реакциялары бар нанобөлшектер.
Гидротермиялық әдістер әртүрлі наноқұрылымдардың өсуіне мүмкіндік береді– нанотүтіктер сияқты, наношоғырлар, және реттелген микросфералар– температураны басқару арқылы, стресс, және сұйықтық параметрлерінде рН, жиі анизотропты өсуді жарнамалау үшін NaOH сияқты минерализаторларды пайдаланады.
2.2 Наноқұрылымдау және гетеройысуды жобалау
Фотокатализдегі және энергияны түрлендірудегі TiO ₂ тиімділігі морфологияға негізделген..
Бір өлшемді наноқұрылымдар, титан металын анодтау арқылы жасалған нанотүтіктер сияқты, тікелей электрон тасымалдау жолдарын және үлкен бет-көлемдік пропорцияларды қамтамасыз етеді, зарядты бөлу тиімділігін арттыру.
Екі өлшемді нанопарақтар, әсіресе жоғары энергияға ұшырағандар 001 анатазадағы элементтер, Тотығу-тотықсыздану реакциялары үшін белсенді орындар ретінде қызмет ететін титан атомдарының қалыңдығының жоғары болуы нәтижесінде жоғары реактивтілікті көрсетеді.
Өнімділікті жақсарту үшін, TiO2 әдетте басқа жартылай өткізгіштермен гетеройысу жүйелеріне тікелей біріктірілген (мысалы, g-C алты N ₄, CDS, WO ALTI) немесе графен және көміртекті нанотүтіктер сияқты өткізгіш көмектер.
Бұл композиттер фотогенерацияланған электрондар мен тесіктердің кеңістікте бөлінуін жеңілдетеді, рекомбинация шығындарын азайтады, және сенсибилизация немесе жолақты орналастыру нәтижелері арқылы көзге көрінетін массивке жарық сіңіруді кеңейтіңіз.
3. Пайдалы резиденциялар және беттік сезімталдық
3.1 Фотокаталитикалық жүйелер және қоршаған ортаны қорғау
TiO ₂ ең танымал құрылыстарының бірі оның ультракүлгін сәулелену кезіндегі фотокаталитикалық міндеті болып табылады., бұл табиғи токсиндерді жоюға мүмкіндік береді, бактериялық инактивация, және ауа мен суды сүзу.
Фотонды сіңіру кезінде, электрондар валенттік аймақтан өткізгіштік зонаға дейін қозғалады, тиімді тотықтырғыш өкілдері болып табылатын тесіктерді қалдыру.
Бұл ақылы қызмет жеткізушілері жауап беретін оттегі түрлерін жасау үшін беткі адсорбцияланған су мен оттегімен жауап береді. (ROS) гидроксил радикалдары сияқты (- OH), супероксидті аниондар (- О ЕКІ ⁻), және сутегі асқын тотығы (H ЕКІ О ЕКІ), табиғи ластаушы заттарды тікелей CO ₂-ге селективті емес тотықтыратын, H ₂ O, және минералды қышқылдар.
Бұл механизм өзін-өзі тазартатын беттерде қолданылады, онда TiO TWO жабыны бар шыны немесе керамикалық плиткалар күн сәулесінің астында органикалық кір мен биоқабықшаларды зақымдайды., және бояғыштарға бағытталған ағынды суларды емдеу жүйелерінде, есірткі, және эндокриндік бұзылулар.
Одан әрі, Ауаны тазарту үшін TiO TWO негізіндегі фотокатализаторлар жасалуда, ұшпа органикалық қосылыстарды жою (VOCs) және азот оксидтері (ЖОҚₓ) ішкі және қалалық ортадан.
3.2 Оптикалық шашырау және пигмент өнімділігі
Оның жауап беретін тұрғын үй немесе коммерциялық қасиеттерінен басқа, TiO ₂ - ерекше сыну көрсеткішіне байланысты планетада ең жиі қолданылатын ақ пигмент (~ 2.7 рутил үшін), бұл бояуларда жоғары мөлдірлік пен жарықтандыруға мүмкіндік береді, аяқтайды, пластмассалар, қағаз, және косметика.
Пигмент көрінетін жарықты сәтті шашырату арқылы жұмыс істейді; бөлшектердің өлшемі жарық толқын ұзындығының шамамен жартысына дейін ұлғайған кезде (~ 200– 300 nm), Mie шашырауы ең жақсы пайдаланылады, ерекше жасыру күшін тудырады.
Беткей аймағын кремнеземмен өңдеу, алюминий тотығы, немесе диффузияны күшейту үшін табиғи жабындар қолданылады, фотокаталитикалық белсенділікті төмендетеді (негізгі матрицаның нашарлауын болдырмау үшін), және сыртқы қолданбаларда беріктікті арттырады.
Күннен қорғайтын кремдерде, наноөлшемді TiO ₂ зиянды УКВ және УКВ сәулеленуін шашыратып және сіңіру арқылы кең спектрлі ультракүлгін қорғаныс береді, сонымен бірге көрінетін әртүрлілікте мөлдір қалады., кейбір табиғи ультракүлгін сүзгілермен байланысты қауіп-қатерсіз физикалық кедергіні пайдалану.
4. Қуатты және ақылды материалдардағы қосымшалар
4.1 Күн энергиясын түрлендіру және сақтаудағы функция
Титан диоксиді жаңартылатын ресурстар технологияларында маңызды рөл атқарады, әсіресе бояуға сезімтал күн батареяларында (DSSCs) және перовскит күн батареялары (ХҚКО).
DSSC-де, нанокристалды анатазаның мезокеуекті қабықшасы электронды тасымалдау қабаты қызметін атқарады, бояғыш сенсибилизатордан фотоқоздырылған электрондарды қабылдау және оларды сыртқы контурға өткізу, оның кең диапазоны паразиттік сіңірудің минималды болуына кепілдік береді.
ХҚО-да, TiO екі электронды-селективті контакт ретінде қызмет етеді, шығындарды өндіруге жәрдемдесу және құралдың тұрақтылығын арттыру, ұзақ өмір сүруді арттыру үшін оны әлдеқайда аз фотоактивті таңдаулармен алмастыратын зерттеулер жалғасуда.
TiO2 қосымша фотоэлектрохимиялық әдіспен тексеріледі (УСК) суды бөлу жүйелері, онда ол суды оттегіге тотықтыратын фотоанод ретінде қызмет етеді, протондар, және УК сәулесінің астында электрондар, жасыл сутегі өндірісіне қосу.
4.2 Смарт жабындарға және биомедициналық құралдарға ассимиляция
Тапқыр қолданбалар өзін-өзі тазартатын және тұманға қарсы мүмкіндіктері бар ақылды үй терезелерінен тұрады, мұнда TiO ₂ әрлеу мөлдірлік пен гигиенаны сақтау үшін жарық пен ылғалға әрекет етеді.
Биомедицинада, TiO ₂ биосезімталу үшін зерттеледі, дәрі-дәрмек жөнелту, және оның биоүйлесімділігі нәтижесінде микробқа қарсы имплантаттар, қауіпсіздік, және фото-реактивтілік.
Мысалы, Титан импланттарында кеңейтілген TiO ₂ нанотүтіктері жарықтың тікелей әсерінен жергілікті бактерияға қарсы әрекетті ұсына отырып, остеоинтеграцияны жарнамалай алады..
Қорытындыда, титан диоксиді маңызды өнімдердің ғылыми зерттеулердің ақылға қонымды техникалық дамуымен жақындасуын көрсетеді.
Оның арнайы оптикалық комбинациясы, сандық, және бетінің химиялық тұрғын үй қасиеттері күнделікті тұтынушы өнімдерінен ең озық экологиялық және энергетикалық жүйелерге дейін әртүрлі қолданбаларға мүмкіндік береді..
Наноқұрылымдағы ғылыми жетістіктер ретінде, допинг, және композиттік дизайн, TiO ₂ ұзақ және ақылды заманауи технологиялардың негізгі өнімі ретінде дамуын жалғастыруда.
5. Сатушы
RBOSCHCO сенімді жаһандық химиялық материалдарды жеткізуші болып табылады & астам өндіруші 12 жоғары сапалы химиялық заттар мен наноматериалдармен қамтамасыз етудегі көп жылдық тәжірибе. Компания көптеген елдерге экспорттайды, АҚШ сияқты, Канада, Еуропа, БАӘ, Оңтүстік Африка, Танзания, Кения, Египет, Нигерия, Камерун, Уганда, Түйетауық, Мексика, Әзірбайжан, Бельгия, Кипр, Чех Республикасы, Бразилия, Чили, Аргентина, Дубай, Жапония, Корея, Вьетнам, Тайланд, Малайзия, Индонезия, Австралия,Германия, Франция, Италия, Португалия және т. Нанотехнологияларды дамытудың жетекші өндірушісі ретінде, RBOSCHCO нарықта үстемдік етеді. Біздің кәсіби жұмыс тобымыз әртүрлі салалардың тиімділігін арттыруға көмектесетін тамаша шешімдерді ұсынады, құндылық жасау, және әртүрлі қиындықтарды оңай жеңе алады. Егер сіз іздесеңіз титан диоксиді қауіпсіз, электронды поштасына жіберуіңізді сұраймыз: [email protected]
Тегтер: титан диоксиді,титан титан диоксиді, TiO2
Барлық мақалалар мен суреттер Интернеттен алынған. Авторлық құқық мәселелері болса, жою үшін уақытында бізге хабарласыңыз.
Бізден сұраңыз