1. Crystallography at Polymorphism ng Titanium Dioxide
1.1 Anatase, Rutile, at Brookite: Structural at Digital Distinctions
( Titanium Dioxide)
Titanium dioxide (TiO ₂) ay isang natural na nagaganap na steel oxide na umiiral sa 3 pangunahing uri ng kristal: rutile, anatase, at brookite, bawat isa ay nagpapakita ng mga natatanging atomic arrangement at digital na katangian sa kabila ng pagbabahagi ng eksaktong parehong pormula ng kemikal.
Rutile, isa sa pinaka thermodynamically stable na phase, kabilang ang isang tetragonal na kristal na istraktura kung saan ang mga titanium atoms ay octahedrally na pinagtatrabahuhan ng mga atomo ng oxygen sa isang siksikan, linear chain setup sa kahabaan ng c-axis, humahantong sa mataas na refractive index at mahusay na katatagan ng kemikal.
Anatase, karagdagang tetragonal ngunit may dagdag na bukas na istraktura, may kanto- at pagbabahagi ng gilid TiO ₆ octahedra, nagdudulot ng mas malaking surface area at mas mataas na photocatalytic na gawain dahil sa pinahusay na paggalaw ng provider ng bayad at pagbaba ng mga rate ng recombination ng electron-hole.
Brookite, ang hindi bababa sa tipikal at pinakamahirap na i-synthesize na yugto, gumagamit ng orthorhombic framework na may masalimuot na octahedral tilting, at habang hindi gaanong nasusuri, ito ay nagpapakita ng mga intermediate na tahanan sa pagitan ng anatase at rutile na may lumalabas na interes sa mga sistema ng crossbreed.
Ang mga kapangyarihan ng bandgap ng mga yugtong ito ay bahagyang naiiba: rutile ay may bandgap sa paligid 3.0 eV, anatase sa paligid 3.2 eV, at brookite tungkol sa 3.3 eV, nakakaimpluwensya sa kanilang mga tampok na pagsipsip ng liwanag at kakayahang umangkop para sa mga partikular na aplikasyon ng photochemical.
Ang seguridad sa yugto ay nakasalalay sa temperatura; Ang anatase ay karaniwang nagbabago nang hindi maibabalik sa rutile na higit sa 600– 800 ° C, isang pagbabago na kailangang pangasiwaan sa pagpoproseso ng mataas na temperatura upang mapanatili ang gustong praktikal na mga tahanan.
1.2 Flaw Chemistry at Doping Techniques
Ang praktikal na kakayahang umangkop ng TiO ₂ ay nangyayari hindi lamang mula sa likas na crystallography nito gayunpaman mula sa kakayahang umangkop sa mga problema sa kadahilanan at dopants na nagbabago sa digital framework nito.
Ang mga trabaho sa oxygen at titanium interstitial ay gumagana bilang mga n-type na contributor, pagpapalakas ng electrical conductivity at paglikha ng mid-gap states na maaaring makaapekto sa optical absorption at catalytic task.
Pinamamahalaang doping gamit ang mga steel cation (hal., Fe TWO ⁺, Cr ³ ⁺, V APAT ⁺) o di-metal na mga anion (hal., N, S, C) paliitin ang bandgap sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga antas ng kontaminasyon, ginagawang posible para sa visible-light activation– isang kritikal na pagbabago para sa solar-driven na mga application.
Bilang halimbawa, Pinapalitan ng nitrogen doping ang mga website ng lattice oxygen, na gumagawa ng mga localized na estado sa itaas ng valence band na nagbibigay-daan sa paggulo ng mga photon na may humigit-kumulang na wavelength 550 nm, makabuluhang pagpapalawak ng magagamit na bahagi ng solar range.
Ang mga pagsasaayos na ito ay kinakailangan para masakop ang pangunahing paghihigpit ng TiO two: nililimitahan ng malawak na bandgap nito ang photoactivity sa ultraviolet area, na bumubuo lamang ng halos 4– 5% kaso sikat ng araw.
( Titanium Dioxide)
2. Synthesis Techniques at Morphological Control
2.1 Tradisyonal at Advanced na Mga Teknik sa Paggawa
Ang titanium dioxide ay maaaring gawin sa pamamagitan ng iba't ibang paraan, bawat isa ay gumagamit ng iba't ibang antas ng kontrol sa pagiging dalisay ng entablado, laki ng fragment, at morpolohiya.
Ang sulpate at klorido (chlorination) Ang mga proseso ay malalaking rutang pang-industriya na pangunahing ginagamit para sa paggawa ng pigment, sumasama sa pagtunaw ng pagkain ng ilmenite o titanium slag na sinusunod ng hydrolysis o oxidation upang magbunga ng mahusay na TiO dalawang pulbos.
Para sa mga kapaki-pakinabang na application, wet-chemical approach tulad ng sol-gel handling, hydrothermal synthesis, at solvothermal courses ay nagustuhan dahil sa kanilang kakayahang gumawa ng mga nanostructured na produkto na may mataas na lugar at tunable crystallinity.
Synthesis ng sol-gel, simula sa titanium alkoxides tulad ng titanium isopropoxide, nagbibigay-daan sa eksaktong stoichiometric na kontrol at pagbuo ng mga manipis na pelikula, mga monolith, o nanoparticle na may mga reaksyong hydrolysis at polycondensation.
Ang mga hydrothermal na pamamaraan ay nagbibigay-daan sa paglaki ng mga natatanging nanostructure– tulad ng nanotubes, mga nanorod, at nag-order ng mga microsphere– sa pamamagitan ng pamamahala ng temperatura, stress, at pH sa mga setting ng likido, madalas na gumagamit ng mga mineralizer tulad ng NaOH upang mag-advertise ng anisotropic growth.
2.2 Nanostructuring at Heterojunction Design
Ang kahusayan ng TiO ₂ sa photocatalysis at conversion ng enerhiya ay lubos na nakabatay sa morpolohiya.
Mga one-dimensional na nanostructure, tulad ng mga nanotubes na binuo ng anodization ng titanium metal, magbigay ng tuwid na mga landas sa transportasyon ng elektron at malalaking sukat sa ibabaw-sa-volume, pagpapabuti ng pagiging epektibo ng paghihiwalay ng singil.
Dalawang-dimensional na nanosheet, lalo na ang mga sumasailalim sa mataas na enerhiya 001 mga elemento sa anatase, nagpapakita ng napakahusay na reaktibidad bilang resulta ng mas malaking kapal ng mga undercoordinated na titanium atoms na gumagana bilang mga aktibong site para sa mga redox na tugon.
Upang mas mapabuti ang pagganap, Ang TiO dalawa ay karaniwang isinama mismo sa mga sistema ng heterojunction kasama ng iba pang mga semiconductors (hal., g-C anim N ₄, CdS, WO ANIM) o mga conductive na tulong tulad ng graphene at carbon nanotubes.
Ang mga composite na ito ay nagpapadali sa spatial na paghahati ng mga photogenerated na electron at mga butas, bawasan ang pagkalugi ng rekombinasyon, at palawakin ang light absorption sa mismong kapansin-pansing array sa pamamagitan ng sensitization o mga resulta ng paglalagay ng banda.
3. Mga Kapaki-pakinabang na Paninirahan at Surface Sensitivity
3.1 Mga Photocatalytic System at Mga Aplikasyon sa Pangkapaligiran
Isa sa pinakasikat na gusali ng TiO ₂ ay ang photocatalytic task nito sa ilalim ng UV irradiation, na nagpapahintulot sa pagkasira ng mga likas na lason, hindi aktibo sa bakterya, at pagsasala ng hangin at tubig.
Sa pagsipsip ng photon, ang mga electron ay nasasabik mula sa valence band hanggang sa conduction band, nag-iiwan ng mga butas na mabisang mga kinatawan ng oxidizing.
Tumutugon ang mga service provider ng bayad na ito gamit ang surface-adsorbed na tubig at oxygen upang lumikha ng mga tumutugon na uri ng oxygen (ROS) tulad ng mga hydroxyl radical (- OH), mga anion ng superoxide (- O DALAWA ⁻), at hydrogen peroxide (H DALAWA O DALAWA), na hindi pinipiling nag-oxidize ng mga natural na pollutant sa CO ₂, H ₂ O, at mga mineral na asido.
Ang mekanismong ito ay pinagsamantalahan sa mga ibabaw na naglilinis ng sarili, kung saan sinisira ng TiO TWO-covered glass o ceramic tiles ang mga organikong dumi at biofilm sa ilalim ng sikat ng araw, at sa mga sistema ng wastewater therapy na nagta-target sa mga tina, droga, at endocrine disruptors.
Higit pa rito, Ang mga photocatalyst na nakabatay sa TiO TWO ay ginagawa para sa paglilinis ng hangin, pag-alis ng pabagu-bago ng isip na mga organikong compound (Mga VOC) at nitrogen oxides (HINDIₓ) mula sa panloob at kapaligiran ng lungsod.
3.2 Optical Scattering at Pagganap ng Pigment
Higit pa sa tumutugon nitong residential o commercial property, Ang TiO ₂ ay ang pinakakaraniwang ginagamit na puting pigment sa planeta dahil sa pambihirang refractive index nito (~ 2.7 para sa rutile), na ginagawang posible para sa mataas na opacity at pag-iilaw sa mga pintura, matatapos, mga plastik, papel, at mga pampaganda.
Gumagana ang pigment sa pamamagitan ng matagumpay na pagkalat ng nakikitang liwanag; kapag ang dimensyon ng butil ay pinahusay sa humigit-kumulang kalahati ng wavelength ng liwanag (~ 200– 300 nm), Ang paghahasik ng mie ay pinakamahusay na ginagamit, nagdudulot ng pambihirang kapangyarihan sa pagtatago.
Surface area treatment na may silica, alumina, o natural na mga panakip ay inilalapat upang mapahusay ang pagsasabog, bawasan ang aktibidad ng photocatalytic (upang maiwasan ang pagkasira ng host matrix), at mapahusay ang katatagan sa mga panlabas na aplikasyon.
Sa mga sunscreen, Ang nano-sized na TiO ₂ ay nagbibigay ng malawak na spectrum na UV defense sa pamamagitan ng pagkalat at pagsipsip ng mapaminsalang UVA at UVB radiation habang nananatiling malinaw sa nakikitang iba't., gumagamit ng pisikal na hadlang nang walang mga banta na konektado sa ilang natural na UV filter.
4. Lumilitaw na mga Application sa Power at Smart Materials
4.1 Function sa Solar Power Conversion at Storage
Ang titanium dioxide ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga nababagong teknolohiya ng mapagkukunan, pinaka-kapansin-pansin sa dye-sensitized solar cells (Mga DSSC) at perovskite solar na baterya (mga PSC).
Sa mga DSSC, isang mesoporous na pelikula ng nanocrystalline anatase ang nagsisilbing layer ng electron-transport, pagtanggap ng mga photoexcited na electron mula sa isang dye sensitizer at dinadala ang mga ito sa labas ng circuit, habang ang malawak na bandgap nito ay ginagarantiyahan ang minimal na pagsipsip ng parasitiko.
Sa mga PSC, Ang TiO two ay nagsisilbing electron-selective contact, pagtataguyod ng pagkuha ng gastos at pagpapahusay ng katatagan ng tool, bagama't patuloy ang pag-aaral upang palitan ito ng mas kaunting photoactive na mga pagpipilian upang mapalakas ang mahabang buhay.
Ang TiO dalawa ay karagdagang naka-check out sa photoelectrochemical (PEC) mga sistema ng paghahati ng tubig, kung saan ito ay gumaganap bilang isang photoanode upang i-oxidize ang tubig sa oxygen, mga proton, at mga electron sa ilalim ng UV light, pagdaragdag sa paggawa ng berdeng hydrogen.
4.2 Assimilation sa Smart Coatings at Biomedical Instruments
Ang mga mapanlikhang application ay binubuo ng mga matatalinong bintana sa bahay na may mga kakayahan sa paglilinis sa sarili at anti-fogging, kung saan ang mga pagtatapos ng TiO ₂ ay tumutugon sa liwanag at kahalumigmigan upang mapanatili ang transparency at kalinisan.
Sa biomedicine, Ang TiO ₂ ay sinisiyasat para sa biosensing, pagpapadala ng gamot, at antimicrobial implants bilang resulta ng biocompatibility nito, seguridad, at reaktibidad na na-trigger ng larawan.
Halimbawa, Ang TiO ₂ nanotubes na pinalawak sa mga implant ng titanium ay maaaring mag-advertise ng osteointegration habang nag-aalok ng lokal na pagkilos na antibacterial sa ilalim ng direktang direktang pagkakalantad.
Sa recap, Ang titanium dioxide ay nagpapakita ng convergence ng mga mahahalagang produkto na siyentipikong pananaliksik na may matinong teknikal na pag-unlad.
Ang espesyal na kumbinasyon ng optical, digital, at surface area chemical residential properties ay nagbibigay-daan sa mga application na nag-iiba mula sa pang-araw-araw na mga produkto ng customer hanggang sa mga cutting-edge na ecological at energy system.
Bilang mga tagumpay sa pananaliksik sa nanostructuring, doping, at pinagsama-samang disenyo, Ang TiO ₂ ay patuloy na umuunlad bilang isang pangunahing produkto sa pangmatagalang at matalinong modernong teknolohiya.
5. Nagtitinda
Ang RBOSCHCO ay isang pinagkakatiwalaang pandaigdigang tagapagtustos ng materyal na kemikal & tagagawa na may higit sa 12 taon na karanasan sa pagbibigay ng napakataas na kalidad ng mga kemikal at Nanomaterial. Ang kumpanya ay nag-export sa maraming mga bansa, tulad ng USA, Canada, Europa, UAE, South Africa, Tanzania, Kenya, Ehipto, Nigeria, Cameroon, Uganda, Turkey, Mexico, Azerbaijan, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Brazil, Chile, Argentina, Dubai, Japan, Korea, Vietnam, Thailand, Malaysia, Indonesia, Australia,Alemanya, France, Italya, Portugal atbp. Bilang isang nangungunang tagagawa ng pagbuo ng nanotechnology, Nangibabaw ang RBOSCHCO sa merkado. Ang aming propesyonal na pangkat ng trabaho ay nagbibigay ng perpektong solusyon upang makatulong na mapabuti ang kahusayan ng iba't ibang industriya, lumikha ng halaga, at madaling makayanan ang iba't ibang hamon. Kung hinahanap mo Ang titanium dioxide ay ligtas, mangyaring magpadala ng email sa: [email protected]
Mga tag: titan dioxide,titan titanium dioxide, TiO2
Lahat ng mga artikulo at larawan ay mula sa Internet. Kung mayroong anumang mga isyu sa copyright, mangyaring makipag-ugnay sa amin sa oras upang tanggalin.
Inquiry sa amin