1. Кристаллография ва полиморфизми диоксиди титан
1.1 Анатаза, Рутил, ва Брукит: Тафовутҳои сохторӣ ва рақамӣ
( Диоксиди титан)
Диоксиди титан (TiO ₂) як оксиди пӯлоди табиист, ки дар он мавҷуд аст 3 намудҳои асосии кристаллӣ: рутил, анатаза, ва Брукит, Ҳар яки онҳо сохторҳои хоси атомӣ ва хосиятҳои рақамиро нишон медиҳанд, сарфи назар аз мубодилаи формулаи дақиқи кимиёвӣ.
Рутил, яке аз марҳилаҳои устувортарини термодинамикӣ мебошад, сохтори кристаллии тетрагоналиро дар бар мегирад, ки дар он атомҳои титан бо атомҳои оксиген ба таври зич бо октаэдрӣ кор мекунанд., насби занҷири хатӣ дар баробари меҳвари c, ки ба шохиси баланди рефракционй ва устувории аълои химиявй оварда мерасонад.
Анатаза, ба таври илова тетрагоналӣ, вале бо сохтори иловагӣ кушода, кунҷ дорад- ва ТиО ₆ октаэдраи канори муштарак, боиси афзоиши қувваи майдони рӯизаминӣ ва вазифаи баландтари фотокаталитикӣ аз ҳисоби беҳтар шудани ҳаракати провайдери пардохт ва коҳиши суръати рекомбинатсияи сӯрохиҳои электронӣ.
Брукит, марҳилаи камтар маъмул ва душвортарин синтез кардан, чаҳорчӯбаи орторомбиро бо чархиши мураккаби октаэдрӣ қабул мекунад, ва дар ҳоле ки камтар тафтиш карда мешавад, он хонаҳои фосилавӣ дар байни анатаз ва рутилро нишон медиҳад, ки таваҷҷӯҳ ба системаҳои кроссбредиро ба вуҷуд меорад.
Қувваҳои бандҳои ин марҳилаҳо каме фарқ мекунанд: rutile дорои бандҳои атрофи 3.0 eV, дар атрофи анатаза 3.2 eV, ва Брукит дар бораи 3.3 eV, ба хусусиятҳои азхудкунии рӯшноӣ ва қобили ҳаёт барои барномаҳои мушаххаси фотохимиявӣ таъсир мерасонанд.
Амнияти марҳила аз ҳарорат вобаста аст; анатаза одатан бебозгашт ба рутил зиёда аз 600 табдил меёбад– 800 ° C, тағирот, ки бояд дар коркарди ҳарорати баланд идора карда шавад, то хонаҳои амалии афзалиятнокро нигоҳ доранд.
1.2 Химия ва усулҳои допинг хатогиҳо
Мутобиқсозии амалии TiO ₂ на танҳо аз кристаллографияи модарзоди он, балки инчунин аз қобилияти мувофиқ кардани мушкилоти омилҳо ва допантҳое, ки чаҳорчӯбаи рақамии онро тағир медиҳанд, пайдо мешавад..
Корҳои оксиген ва интерстициалҳои титан ҳамчун саҳмгузорони навъи n кор мекунанд, баланд бардоштани гузаронандагии барқ ва эҷод кардани ҳолатҳои фосилаи миёна, ки метавонанд ба ҷабби оптикӣ ва вазифаи каталитикӣ таъсир расонанд.
Допингро бо катионҳои пӯлод идора мекард (масалан., Фе ДУ ⁺, Cr ³ ⁺, V ЧОР) ё анионхои гайриметаллй (масалан., Н, С, C) бо роҳи ҷорӣ намудани сатҳи ифлосшавӣ бандро танг мекунад, имкон медиҳад, ки барои фаъолсозии равшании намоён– як навоварии муҳим барои барномаҳои офтобӣ.
Ба сифати мисол, допинги нитроген сайтҳои оксигенро иваз мекунад, ба вуҷуд овардани ҳолати локализатсияшуда дар болои банди валентӣ, ки ба ҳаяҷони фотонҳо бо дарозии мавҷҳо имкон медиҳанд 550 нм, хеле васеъ кардани кисми истифодашавандаи диапазони офтоб.
Ин тасҳеҳҳо барои мағлуб кардани маҳдудияти асосии TiO2 заруранд: фосилаи васеъи он фотофаъолиятро ба минтақаи ултрабунафш маҳдуд мекунад, ки танҳо тақрибан 4-ро ташкил медиҳад– 5% аз нури офтоб.
( Диоксиди титан)
2. Усулҳои синтез ва назорати морфологӣ
2.1 Усулҳои анъанавӣ ва пешрафтаи истеҳсолот
Диоксиди титанро метавон тавассути як қатор равишҳо истеҳсол кард, ҳар кадоми онҳо сатҳҳои гуногуни назоратро аз болои тозагии саҳна истифода мебаранд, андозаи фрагмент, ва морфология.
Сульфат ва хлорид (хлорнок кардан) равандҳо масирҳои бузурги саноатӣ мебошанд, ки асосан барои истеҳсоли пигмент истифода мешаванд, ки боиси ҳазми ғизои ильменит ё шлаки титан, ки бо гидролиз ё оксидшавӣ мувофиқат мекунад, барои ҳосил кардани хокаи бузурги TiO ду.
Барои барномаҳои муфид, равишҳои тар-химиявӣ, ба монанди коркарди сол-гел, синтези гидротермалӣ, ва курсҳои солвотермалӣ аз сабаби қобилияти онҳо барои истеҳсоли маҳсулоти наноструктураи дорои масоҳати баланд ва кристаллии танзимшаванда писанд омад..
Синтези сол-гел, сар карда аз алкоксидҳои титан ба монанди изопропоксиди титан, назорати дақиқи стехиометрӣ ва ташаккули плёнкаҳои тунук имкон медиҳад, монолитхо, ё нанозаррачаҳо бо реаксияҳои гидролизӣ ва поликонденсатсия.
Усулҳои гидротермалӣ имкон медиҳанд, ки наноструктураи гуногун афзоиш ёбад– ба монанди нанотубахо, нанодҳо, ва микросфераҳои фармоишӣ– бо идоракунии ҳарорат, стресс, ва рН дар танзимоти моеъ, аксар вақт истифода аз минерализаторҳо ба монанди NaOH барои таблиғи афзоиши анизотропӣ.
2.2 Тарҳрезии наноструктуризатсия ва гетерогюнксия
Самаранокии TiO ₂ дар фотокатализ ва табдили энергия ба морфология хеле асос ёфтааст.
Наноструктураи якченака, монанди нанотубахое, ки бо рохи анод кардани металли титан сохта шудаанд, роҳҳои интиқоли электронии рост ва таносуби зиёди сатҳи-ба-ҳаҷм таъмин, баланд бардоштани самаранокии ҷудокунии зарядҳо.
Наносибатҳои дученака, махсусан онҳое, ки энергияи баланд доранд 001 Элементҳо дар анатаза, дар натиҷаи ғафсии бештари атомҳои титани ҳамоҳангнашуда, ки ҳамчун маконҳои фаъол барои аксуламалҳои редокс фаъолият мекунанд, реактивии олиро нишон медиҳанд.
Барои беҳтар кардани кор, TiO 2 одатан мустақиман ба системаҳои гетерогрансионӣ бо дигар нимноқилҳо муттаҳид карда мешавад (масалан., g-C шаш N ₄, CDS, ВО ШАШ) ё кӯмакҳои интиқолдиҳанда ба монанди графен ва нанотубаҳои карбон.
Ин композитҳо ба тақсимоти фазоии электронҳо ва сӯрохиҳои фотогенератсионӣ мусоидат мекунанд, кам кардани талафоти рекомбинатсия, ва азхудкунии нурро ба массиви намоён тавассути натиҷаҳои ҳассосият ё ҷойгиркунии банд васеъ кунед.
3. Ҷойҳои муфид ва ҳассосияти рӯизаминӣ
3.1 Системаҳои фотокаталитикӣ ва барномаҳои муҳити зист
Яке аз биноҳои маъмултарини TiO ₂ вазифаи фотокаталитикии он дар зери шуоъҳои ултрабунафш мебошад., ки барои нест кардани захрхои табий имконият медихад, ғайрифаъолшавии бактерияҳо, ва филтратсияи ҳаво ва об.
Ҳангоми азхудкунии фотон, электронҳо аз банди валентӣ ба банди ноқилӣ ба ҳаяҷон меоянд, тарк кардани сӯрохиҳо, ки намояндаҳои oxidizing самаранок мебошанд.
Ин провайдерҳои хидматрасонии пулакӣ бо об ва оксигени рӯизаминӣ вокуниш нишон медиҳанд, то намудҳои оксигени ҳассосро эҷод кунанд. (РОС) ба монанди радикалҳои гидроксил (- OH), анионҳои супероксид (- О ДУ ⁻), ва пероксиди гидроген (Ч ДУ О ДУ), ки ифлоскунандаҳои табииро ба таври интихобӣ оксид мекунанд, ба CO ₂, Ҳ ₂ О, ва кислотахои маъданй.
Ин механизм дар сатҳи худтозакунӣ истифода мешавад, ки дар он TiO ДУ шиша ё сафолҳои сафолӣ дар зери нури офтоб лойҳои органикӣ ва биофилмҳоро вайрон мекунанд, ва дар системаҳои табобати обҳои партов, ки рангҳоро ҳадаф қарор медиҳанд, маводи мухаддир, ва вайронкунандагони эндокринӣ.
Гайр аз ин, Барои тоза кардани ҳаво фотокатализаторҳои TiO ДУ-юм сохта мешаванд, хориҷ кардани пайвастагиҳои органикии идоранашаванда (VOCs) ва оксидҳои нитроген (НЕₓ) аз муҳити дохилӣ ва шаҳр.
3.2 Парокандашавии оптикӣ ва иҷрои пигментҳо
Ғайр аз моликияти истиқоматӣ ё тиҷоратии он, TiO ₂ пигменти сафеди маъмултарин дар сайёра мебошад, зеро нишондиҳандаи истисноии шикастани он (~ 2.7 барои рутил), ки ин барои шаффофият ва равшании баланд дар рангхо имкон медихад, ба итмом мерасонад, пластмасса, коғаз, ва косметика.
Пигмент тавассути пароканда кардани нури намоён бомуваффақият кор мекунад; вақте ки андозаи зарраҳо тақрибан ба нисфи дарозии мавҷи нур афзоиш меёбанд (~ 200– 300 нм), Mie пошидани беҳтарин истифода бурда мешавад, боиси қудрати истисноии пинҳонӣ мегардад.
Табобати майдони рӯизаминӣ бо кремний, гилхок, ё пӯшишҳои табиӣ барои баланд бардоштани паҳншавӣ истифода мешаванд, кам кардани фаъолияти фотокаталитикӣ (барои пешгирӣ кардани бад шудани матритсаи мизбон), ва устувориро дар барномаҳои беруна баланд бардоред.
Дар муҳофизати офтоб, Наноандозаи TiO ₂ бо паҳн кардан ва азхуд кардани радиатсияи зарарноки UVA ва UVB муҳофизати васеи спектри ултрабунафшро медиҳад ва дар намуди намоён равшан боқӣ мемонад., бо истифода аз монеаи ҷисмонӣ бидуни таҳдидҳои марбут ба баъзе филтрҳои табиии ултрабунафш.
4. Ба вуҷуд омадани замимаҳо дар маводҳои барқӣ ва интеллектуалӣ
4.1 Функсия дар табдили энергияи офтобӣ ва нигоҳдорӣ
Диоксиди титан дар технологияҳои захираҳои барқароршаванда нақши муҳим мебозад, махсусан дар ҳуҷайраҳои офтобии ба ранг ҳассосшуда (DSSCs) ва батареяхои офтобии перовскит (PSCs).
Дар DSSCs, филми мезопорозии анатазаи нанокристалӣ ҳамчун қабати электронии интиқол хизмат мекунад, қабули электронҳои фотоҳаяҷон аз ҳассосизатори ранг ва интиқоли онҳо ба занҷири беруна, дар ҳоле, ки бандҳои васеъи он ҳадди ақали азхудкунии паразитиро кафолат медиҳад.
Дар PSCs, TiO2 ҳамчун алоқаи электронии интихобӣ хизмат мекунад, мусоидат ба истихроҷи хароҷот ва баланд бардоштани устувории асбоб, гарчанде ки таҳқиқот идома дорад, ки онро бо интихоби камтари фотоактивӣ барои баланд бардоштани дарозумр иваз кунад.
TiO2 ба таври илова дар фотоэлектрохимикӣ санҷида мешавад (КУИ) системаҳои тақсимоти об, ки он хамчун фотоанод барои оксид кардани об ба оксиген кор мекунад, протонхо, ва электронҳо дар зери нурҳои ултрабунафш, илова ба истеҳсоли гидрогени сабз.
4.2 Азхудкунӣ ба Coatings Smart ва Асбобҳои биотиббӣ
Барномаҳои олиҷаноб аз тирезаҳои оқилонаи хонагӣ бо қобилияти худтозакунӣ ва зидди туманкунӣ иборатанд, ки дар он TiO ₂ ороишҳо ба рӯшноӣ ва намӣ вокуниш нишон медиҳанд, то шаффофият ва гигиенаро нигоҳ доранд.
Дар биотиббй, TiO ₂ барои биосенсинг тафтиш карда мешавад, интиқоли дору, ва имплантатҳои зиддимикробӣ дар натиҷаи мутобиқати биологии он, амният, ва реактивии фотоэффектхо.
Масалан, Нанотубаҳои TiO ₂, ки дар имплантатҳои титан васеъ карда шудаанд, метавонанд остеоинтегратсияро таблиғ кунанд ва ҳангоми таъсири бевоситаи рӯшноӣ амали антибактериалии маҳаллиро пешниҳод кунанд..
Дар хулоса, диоксиди титан конвергенсияи маҳсулоти муҳими тадқиқоти илмиро бо рушди оқилонаи техникӣ намоиш медиҳад.
Комбинатсияи махсуси оптикии он, рақамӣ, хосиятҳои манзилии кимиёвӣ ва майдони рӯизаминӣ имкон медиҳад, ки барномаҳои гуногун аз маҳсулоти ҳаррӯзаи фармоишгар то системаҳои муосири экологӣ ва энергетикӣ.
Ҳамчун пешрафтҳои тадқиқотӣ дар наноструктуризатсия, допинг, ва тарҳрезии композитӣ, TiO ₂ ҳамчун як маҳсулоти калидӣ дар технологияҳои муосири бардавом ва оқилона рушдро идома медиҳад.
5. Фурӯшанда
RBOSCHCO як таъминкунандаи боэътимоди ҷаҳонии маводи кимиёвӣ мебошад & истеҳсолкунанда бо зиёда аз 12 таҷрибаи солона дар таъмини кимиёвӣ ва наноматериалҳои баландсифат. Ширкат ба бисёр кишварҳо содир мекунад, монанди ШМА, Канада, Аврупо, БАА, Африқои Ҷанубӣ, Танзания, Кения, Миср, Нигерия, Камерун, Уганда, мурғи марҷон, Мексика, Озарбойчон, Бельгия, Кипр, Ҷумҳуриӣ Чех, Бразилия, Чили, Аргентина, Дубай, Япония, Корея, Вьетнам, Таиланд, Малайзия, Индонезия, Австралия,Олмон, Франция, Италия, Португалия ва ғайра. Ҳамчун як истеҳсолкунандаи пешбари рушди нанотехнология, RBOSCHCO дар бозор бартарӣ дорад. Гурӯҳи кории касбии мо барои беҳтар кардани самаранокии соҳаҳои мухталиф ҳалли беҳтарин пешниҳод мекунад, арзиш эҷод кунед, ва бо душвориҳои гуногун ба осонӣ мубориза мебаранд. Агар шумо ҷустуҷӯ доред диоксиди титан бехатар аст, лутфан ба почтаи электронӣ ирсол кунед: [email protected]
Тегҳо: диоксиди титан,диоксиди титан титан, TiO2
Ҳама мақолаҳо ва тасвирҳо аз Интернет мебошанд. Агар ягон масъалаи ҳуқуқи муаллиф вуҷуд дошта бошад, лутфан бо мо дар вақти барои нест кардани.
Моро пурсед