टायटॅनियम डायऑक्साइड: प्रकाशाच्या इंटरफेसवर एक मल्टीफंक्शनल मेटल ऑक्साइड, बाब, आणि कॅटालिसिस टायटॅनियम डायऑक्साइड हे सुरक्षित आहे

1. क्रिस्टलोग्राफी आणि टायटॅनियम डायऑक्साइडचे पॉलिमॉर्फिझम

1.1 अनातसे, रुटाइल, आणि ब्रुकाइट: स्ट्रक्चरल आणि डिजिटल भेद

( टायटॅनियम डायऑक्साइड)

टायटॅनियम डायऑक्साइड (TiO ₂) मध्ये अस्तित्त्वात असलेले स्टील ऑक्साईड नैसर्गिकरित्या घडत आहे 3 प्राथमिक क्रिस्टलीय प्रकार: रुटाइल, anatase, आणि ब्रुकाइट, तंतोतंत समान रासायनिक सूत्र सामायिक करूनही प्रत्येक विशिष्ट अणू व्यवस्था आणि डिजिटल गुणधर्म प्रदर्शित करते.

रुटाइल, सर्वात थर्मोडायनामिकली स्थिर अवस्थांपैकी एक, टेट्रागोनल क्रिस्टल स्ट्रक्चरचा समावेश आहे जिथे टायटॅनियमचे अणू ऑक्सिजनच्या अणूंद्वारे दाटपणे काम करतात, सी-अक्षासह रेखीय साखळी सेटअप, उच्च अपवर्तक निर्देशांक आणि उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता.

अनातसे, याव्यतिरिक्त टेट्रागोनल परंतु अतिरिक्त खुल्या संरचनेसह, कोपरा आहे- आणि एज-शेअरिंग TiO ₆ octahedra, सुधारित फी प्रदात्याच्या हालचालीमुळे आणि इलेक्ट्रॉन-होल पुनर्संयोजन दर कमी झाल्यामुळे पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाची अधिक शक्ती आणि उच्च फोटोकॅटॅलिटिक कार्य.

ब्रुकाइट, सर्वात कमी सामान्य आणि सर्वात कठीण स्टेजचे संश्लेषण, क्लिष्ट ऑक्टाहेड्रल टिल्टिंगसह ऑर्थोरोम्बिक फ्रेमवर्क स्वीकारते, आणि कमी तपासले असताना, हे अनाटेस आणि रुटाइल मधील मध्यवर्ती घरे दर्शविते ज्यामध्ये क्रॉस ब्रीड सिस्टीममध्ये स्वारस्य निर्माण होते.

या टप्प्यांची बँडगॅप शक्ती थोडी वेगळी आहे: rutile सुमारे एक bandgap आहे 3.0 eV, सुमारे anatase 3.2 eV, आणि ब्रुकाइट संबंधित 3.3 eV, त्यांची प्रकाश शोषण वैशिष्ट्ये आणि विशिष्ट फोटोकेमिकल अनुप्रयोगांसाठी व्यवहार्यता प्रभावित करणे.

फेज सुरक्षा तापमानावर अवलंबून असते; anatase सहसा अपरिवर्तनीयपणे 600 पेक्षा जास्त रुटाइलमध्ये बदलते– 800 ° से, प्राधान्यकृत व्यावहारिक घरे राखण्यासाठी उच्च-तापमान प्रक्रियेमध्ये व्यवस्थापित करणे आवश्यक असलेला बदल.

1.2 दोष रसायनशास्त्र आणि डोपिंग तंत्र

TiO ₂ ची व्यावहारिक अनुकूलता केवळ त्याच्या जन्मजात क्रिस्टलोग्राफीतूनच उद्भवत नाही तर घटक समस्या आणि त्याच्या डिजिटल फ्रेमवर्कमध्ये बदल करणाऱ्या डोपेंट्समध्ये बसण्याची क्षमता देखील आहे..

ऑक्सिजन जॉब आणि टायटॅनियम इंटरस्टिशियल एन-टाइप कंट्रिब्युटर म्हणून काम करतात, विद्युत चालकता वाढवणे आणि ऑप्टिकल शोषण आणि उत्प्रेरक कार्य प्रभावित करू शकणारी मध्य-अंतर अवस्था निर्माण करणे.

स्टील केशन्ससह व्यवस्थापित डोपिंग (उदा., फे दोन ⁺, Cr ³ ⁺, V चार ⁺) किंवा नॉन-मेटल anions (उदा., एन, एस, सी) दूषिततेच्या पातळीचा परिचय करून बँडगॅप अरुंद करते, दृश्यमान-प्रकाश सक्रिय करणे शक्य करते– सौर-चालित अनुप्रयोगांसाठी एक गंभीर नवकल्पना.

उदाहरण म्हणून, नायट्रोजन डोपिंग जाळीच्या ऑक्सिजन वेबसाइट्सची जागा घेते, अंदाजे तरंगलांबी असलेल्या फोटॉनद्वारे उत्तेजना सक्षम करणाऱ्या व्हॅलेन्स बँडच्या वर स्थानिकीकृत अवस्था निर्माण करणे 550 nm, सौर श्रेणीचा वापर करण्यायोग्य भाग लक्षणीयरीत्या विस्तृत करणे.

हे समायोजन TiO दोनचे मुख्य निर्बंध जिंकण्यासाठी आवश्यक आहेत: त्याचा विस्तीर्ण बँडगॅप अल्ट्राव्हायोलेट क्षेत्रापर्यंत फोटोॲक्टिव्हिटी मर्यादित करतो, ज्याची संख्या फक्त 4 आहे– 5% केस सूर्यप्रकाश.

( टायटॅनियम डायऑक्साइड)

2. संश्लेषण तंत्र आणि मॉर्फोलॉजिकल नियंत्रण

2.1 पारंपारिक आणि प्रगत फॅब्रिकेशन तंत्र

टायटॅनियम डायऑक्साइड विविध पद्धतींद्वारे तयार केले जाऊ शकते, स्टेजच्या शुद्धतेवर नियंत्रणाचे वेगवेगळे स्तर वापरून प्रत्येक, तुकडा आकार, आणि मॉर्फोलॉजी.

सल्फेट आणि क्लोराईड (क्लोरीनेशन) प्रक्रिया प्रामुख्याने रंगद्रव्य निर्मितीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या मोठ्या प्रमाणात औद्योगिक मार्ग आहेत, इल्मेनाइट किंवा टायटॅनियम स्लॅगचे अन्न पचन करण्यासाठी हायड्रोलिसिस किंवा ऑक्सिडेशनद्वारे पालन करून उत्कृष्ट TiO दोन पावडर मिळतील.

उपयुक्त अनुप्रयोगांसाठी, ओले-रासायनिक पद्धती जसे की सोल-जेल हाताळणी, हायड्रोथर्मल संश्लेषण, आणि सॉल्व्होथर्मल कोर्स पसंत केले जातात कारण उच्च क्षेत्र आणि ट्यून करण्यायोग्य क्रिस्टलिनिटीसह नॅनोस्ट्रक्चर्ड उत्पादने तयार करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे.

सोल-जेल संश्लेषण, टायटॅनियम आयसोप्रोपॉक्साइड सारख्या टायटॅनियम अल्कोक्साइडपासून सुरू होते, अचूक स्टोचिओमेट्रिक नियंत्रण आणि पातळ फिल्म्स तयार करण्यास अनुमती देते, मोनोलिथ्स, किंवा hydrolysis आणि polycondensation प्रतिक्रियांसह नॅनोकण.

हायड्रोथर्मल तंत्रे वेगळ्या नॅनोस्ट्रक्चरची वाढ सक्षम करतात– जसे की नॅनोट्यूब, nanorods, आणि microspheres ऑर्डर केले– तापमान व्यवस्थापित करून, ताण, आणि द्रव सेटिंग्जमध्ये pH, एनीसोट्रॉपिक वाढीची जाहिरात करण्यासाठी अनेकदा NaOH सारखे खनिज वापरणे.

2.2 नॅनोस्ट्रक्चरिंग आणि हेटरोजंक्शन डिझाइन

फोटोकॅटॅलिसिस आणि ऊर्जा रूपांतरणामध्ये TiO ₂ ची कार्यक्षमता मॉर्फोलॉजीवर आधारित आहे.

एक-आयामी नॅनोस्ट्रक्चर्स, जसे की टायटॅनियम धातूच्या एनोडायझेशनद्वारे विकसित नॅनोट्यूब, सरळ इलेक्ट्रॉन वाहतूक मार्ग आणि मोठ्या पृष्ठभाग-ते-व्हॉल्यूम प्रमाणात पुरवठा, चार्ज पृथक्करण परिणामकारकता सुधारणे.

द्विमितीय नॅनोशीट्स, विशेषत: जे उच्च-ऊर्जा अधीन आहेत 001 anatase मध्ये घटक, रेडॉक्स प्रतिसादांसाठी सक्रिय साइट म्हणून कार्य करणाऱ्या अंडरकोऑर्डिनेटेड टायटॅनियम अणूंच्या जास्त जाडीचा परिणाम म्हणून उत्कृष्ट प्रतिक्रिया प्रदर्शित करा.

चांगले कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, TiO दोन सामान्यतः इतर सेमीकंडक्टरसह हेटरोजंक्शन सिस्टममध्ये एकत्रित केले जातात (उदा., g-C सहा N ₄, सीडीएस, WO सहा) किंवा ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब सारख्या प्रवाहकीय सहाय्य.

हे संमिश्र फोटोजनित इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे अवकाशीय विभाजन सुलभ करतात, पुनर्संयोजन नुकसान कमी करा, आणि संवेदीकरण किंवा बँड प्लेसमेंट परिणामांद्वारे प्रकाश शोषण थेट लक्षात येण्याजोग्या ॲरेमध्ये विस्तृत करा.

3. उपयुक्त निवास आणि पृष्ठभाग संवेदनशीलता

3.1 Photocatalytic प्रणाली आणि पर्यावरणीय अनुप्रयोग

TiO ₂ ची सर्वात लोकप्रिय इमारत म्हणजे त्याचे UV विकिरण अंतर्गत फोटोकॅटॅलिटिक कार्य, जे नैसर्गिक विषाचा नाश करण्यास अनुमती देते, जिवाणू निष्क्रियता, आणि हवा आणि पाणी गाळण्याची प्रक्रिया किंवा पध्दती.

फोटॉन शोषून घेतल्यावर, इलेक्ट्रॉन्स व्हॅलेन्स बँडपासून कंडक्शन बँडपर्यंत उत्तेजित होतात, छिद्र सोडणे जे प्रभावी ऑक्सिडायझिंग प्रतिनिधी आहेत.

हे फी सेवा प्रदाते प्रतिसादात्मक ऑक्सिजन प्रकार तयार करण्यासाठी पृष्ठभागावर शोषलेले पाणी आणि ऑक्सिजनसह प्रतिसाद देतात (ROS) जसे की हायड्रॉक्सिल रॅडिकल्स (- ओह), सुपरऑक्साइड anions (- दोन ⁻), आणि हायड्रोजन पेरोक्साइड (एच दोन ओ दोन), जे नैसर्गिक प्रदूषकांचे थेट CO ₂ मध्ये निवडकपणे ऑक्सिडायझेशन करतात, H ₂ O, आणि खनिज ऍसिडस्.

या यंत्रणेचा वापर स्वयं-सफाईच्या पृष्ठभागामध्ये केला जातो, जेथे TiO TWO-कव्हर ग्लास किंवा सिरेमिक टाइल्स सूर्यप्रकाशाखाली सेंद्रिय घाण आणि बायोफिल्म्स खराब करतात, आणि सांडपाणी उपचार पद्धतींमध्ये रंगांना लक्ष्य केले जाते, औषधे, आणि अंतःस्रावी व्यत्यय.

शिवाय, हवा शुद्धीकरणासाठी TiO TWO-आधारित फोटोकॅटलिस्ट तयार केले जात आहेत, अस्थिर सेंद्रिय संयुगे काढून टाकणे (VOCs) आणि नायट्रोजन ऑक्साईड्स (नाही) घरातील आणि शहराच्या वातावरणातून.

3.2 ऑप्टिकल स्कॅटरिंग आणि रंगद्रव्य कामगिरी

त्याच्या प्रतिसादात्मक निवासी किंवा व्यावसायिक गुणधर्मांच्या पलीकडे, TiO ₂ हे ग्रहावरील सर्वात जास्त वापरले जाणारे पांढरे रंगद्रव्य आहे कारण त्याच्या अपवादात्मक अपवर्तक निर्देशांकामुळे (~ 2.7 rutile साठी), जे पेंट्समध्ये उच्च अपारदर्शकता आणि प्रदीपन शक्य करते, समाप्त, प्लास्टिक, कागद, आणि सौंदर्यप्रसाधने.

रंगद्रव्य दृश्यमान प्रकाश यशस्वीरित्या विखुरून कार्य करते; जेव्हा कण परिमाण प्रकाशाच्या तरंगलांबीच्या अर्ध्या पर्यंत वाढवले ​​जाते (~ 200– 300 nm), Mie स्कॅटरिंगचा उत्तम वापर केला जातो, अपवादात्मक लपण्याची शक्ती निर्माण करणे.

सिलिका सह पृष्ठभाग क्षेत्र उपचार, अल्युमिना, किंवा प्रसार वाढविण्यासाठी नैसर्गिक आवरणे लावली जातात, फोटोकॅटॅलिटिक क्रियाकलाप कमी करा (होस्ट मॅट्रिक्स खराब होऊ नये म्हणून), आणि आउटडोअर ऍप्लिकेशन्समध्ये बळकटपणा वाढवा.

सनस्क्रीन मध्ये, नॅनो-आकाराचे TiO ₂ दृश्यमान विविधतांमध्ये स्पष्ट राहून हानिकारक UVA आणि UVB रेडिएशन विखुरून आणि शोषून ब्रॉड-स्पेक्ट्रम UV संरक्षण देते, काही नैसर्गिक UV फिल्टर्सशी जोडलेल्या धोक्यांशिवाय भौतिक अडथळा वापरणे.

4. पॉवर आणि स्मार्ट मटेरिअल्समध्ये उद्भवणारे अनुप्रयोग

4.1 सौर उर्जा रूपांतरण आणि स्टोरेजमधील कार्य

टायटॅनियम डायऑक्साइड नूतनीकरणयोग्य संसाधन तंत्रज्ञानामध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते, विशेषत: डाई-संवेदनशील सौर पेशींमध्ये (DSSCs) आणि पेरोव्स्काइट सौर बॅटरी (PSCs).

DSSCs मध्ये, नॅनोक्रिस्टलाइन ॲनाटेसची मेसोपोरस मूव्ही इलेक्ट्रॉन-ट्रान्सपोर्ट लेयर म्हणून काम करते, डाई सेन्सिटायझरमधून फोटोएक्साइटेड इलेक्ट्रॉन्स स्वीकारणे आणि त्यांना बाहेरील सर्किटमध्ये नेणे, त्याचा रुंद बँडगॅप किमान परजीवी शोषणाची हमी देतो.

PSCs मध्ये, TiO दोन इलेक्ट्रॉन-निवडक संपर्क म्हणून काम करते, खर्च काढण्यास प्रोत्साहन देणे आणि साधनाची स्थिरता वाढवणे, दीर्घायुष्य वाढवण्यासाठी कमी फोटोएक्टिव्ह पर्यायांसह ते बदलण्याचा अभ्यास चालू असला तरी.

फोटोइलेक्ट्रोकेमिकलमध्ये TiO दोन अतिरिक्त तपासले जातात (पीईसी) पाणी विभाजन प्रणाली, जेथे ते पाण्याचे ऑक्सिजनमध्ये ऑक्सीकरण करण्यासाठी फोटोआनोड म्हणून कार्य करते, प्रोटॉन, आणि अतिनील प्रकाशाखाली इलेक्ट्रॉन, ग्रीन हायड्रोजन उत्पादनात जोडणे.

4.2 स्मार्ट कोटिंग्ज आणि बायोमेडिकल उपकरणांमध्ये एकत्रीकरण

कल्पक ऍप्लिकेशन्समध्ये स्व-स्वच्छता आणि अँटी-फॉगिंग क्षमता असलेल्या चतुर घराच्या खिडक्या असतात., जेथे पारदर्शकता आणि स्वच्छता राखण्यासाठी TiO ₂ फिनिशिंग प्रकाश आणि आर्द्रतेवर प्रतिक्रिया देतात.

बायोमेडिसिन मध्ये, TiO ₂ बायोसेन्सिंगसाठी तपासले जाते, औषध शिपमेंट, आणि त्याच्या बायोकॉम्पॅटिबिलिटीचा परिणाम म्हणून प्रतिजैविक रोपण, सुरक्षा, आणि फोटो-ट्रिगर केलेली प्रतिक्रिया.

उदाहरणार्थ, टायटॅनियम इम्प्लांटवर विस्तारित TiO ₂ नॅनोट्यूब्स थेट प्रकाशाच्या प्रभावाखाली स्थानिक प्रतिजैविक क्रिया ऑफर करताना ऑस्टिओइंटिग्रेशनची जाहिरात करू शकतात..

संक्षेप मध्ये, टायटॅनियम डायऑक्साइड आवश्यक उत्पादनांचे अभिसरण दर्शविते वैज्ञानिक संशोधन योग्य तांत्रिक विकासासह.

त्याचे ऑप्टिकलचे विशेष संयोजन, डिजिटल, आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ रासायनिक निवासी गुणधर्म दैनंदिन ग्राहक उत्पादनांपासून ते अत्याधुनिक पर्यावरणीय आणि ऊर्जा प्रणालींपर्यंत विविध अनुप्रयोगांना सक्षम करते.

नॅनोस्ट्रक्चरिंगमधील संशोधनातील प्रगती, डोपिंग, आणि संमिश्र डिझाइन, TiO ₂ चिरस्थायी आणि स्मार्ट आधुनिक तंत्रज्ञानामध्ये कीस्टोन उत्पादन म्हणून विकसित होत आहे.

5. विक्रेता

RBOSCHCO एक विश्वसनीय जागतिक रासायनिक सामग्री पुरवठादार आहे & सह निर्माता 12 उच्च दर्जाची रसायने आणि नॅनोमटेरियल प्रदान करण्याचा वर्षांचा अनुभव. कंपनी अनेक देशांमध्ये निर्यात करते, जसे की यूएसए, कॅनडा, युरोप, UAE, दक्षिण आफ्रिका, टांझानिया, केनिया, इजिप्त, नायजेरिया, कॅमेरून, युगांडा, तुर्की, मेक्सिको, अझरबैजान, बेल्जियम, सायप्रस, झेक प्रजासत्ताक, ब्राझील, चिली, अर्जेंटिना, दुबई, जपान, कोरिया, व्हिएतनाम, थायलंड, मलेशिया, इंडोनेशिया, ऑस्ट्रेलिया,जर्मनी, फ्रान्स, इटली, पोर्तुगाल इ. एक अग्रगण्य नॅनोटेक्नॉलॉजी विकास निर्माता म्हणून, RBOSCHCO चे मार्केटवर वर्चस्व आहे. आमची व्यावसायिक कार्य टीम विविध उद्योगांची कार्यक्षमता सुधारण्यात मदत करण्यासाठी परिपूर्ण उपाय प्रदान करते, मूल्य तयार करा, आणि विविध आव्हानांना सहजपणे सामोरे जा. आपण शोधत असाल तर टायटॅनियम डायऑक्साइड सुरक्षित आहे, वर ईमेल पाठवा: [email protected]
टॅग्ज: टायटॅनियम डायऑक्साइड,टायटॅनियम टायटॅनियम डायऑक्साइड, TiO2

सर्व लेख आणि चित्रे इंटरनेटवरून आहेत. काही कॉपीराइट समस्या असल्यास, कृपया हटवण्यासाठी वेळेत आमच्याशी संपर्क साधा.

आमची चौकशी करा