Cyflwyno:
Ym maes gwyddor deunyddiau,titaniwm deuocsid(TiO2) wedi dod i'r amlwg fel cyfansawdd hynod ddiddorol gydag ystod eang o gymwysiadau.Mae gan y cyfansoddyn hwn briodweddau cemegol a ffisegol rhagorol, gan ei wneud yn amhrisiadwy mewn sawl sector diwydiannol.Er mwyn deall ei rinweddau unigryw yn llawn, rhaid astudio strwythur hynod ddiddorol titaniwm deuocsid yn fanwl.Yn y blogbost hwn, byddwn yn archwilio strwythur titaniwm deuocsid ac yn taflu goleuni ar y rhesymau sylfaenol y tu ôl i'w briodweddau arbennig.
1. Strwythur grisial:
Mae gan ditaniwm deuocsid strwythur grisial, a bennir yn bennaf gan ei drefniant unigryw o atomau.ErTiO2Mae ganddo dri chyfnod crisialog (anatase, rutile, a brookit), byddwn yn canolbwyntio ar y ddwy ffurf fwyaf cyffredin: rutile ac anatase.
A. Strwythur Rutile:
Mae'r cyfnod rutile yn adnabyddus am ei strwythur grisial tetragonal, lle mae pob atom titaniwm wedi'i amgylchynu gan chwe atom ocsigen, gan ffurfio octahedron dirdro.Mae'r trefniant hwn yn ffurfio haen atomig drwchus gyda threfniant ocsigen llawn pecyn.Mae'r strwythur hwn yn rhoi sefydlogrwydd a gwydnwch eithriadol rutile, gan ei wneud yn addas ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys paent, cerameg, a hyd yn oed eli haul.
B. Strwythur Anatase:
Yn achos anatase, mae'r atomau titaniwm wedi'u bondio i bum atom ocsigen, gan ffurfio octahedronau sy'n rhannu ymylon.Felly, mae'r trefniant hwn yn arwain at strwythur mwy agored gyda llai o atomau fesul uned gyfaint o'i gymharu â rutile.Er gwaethaf ei ddwysedd isel, mae gan anatase briodweddau ffotocatalytig rhagorol, gan ei wneud yn elfen bwysig mewn celloedd solar, systemau puro aer a haenau hunan-lanhau.
2. bwlch band ynni:
Mae'r bwlch band ynni yn nodwedd bwysig arall o TiO2 ac mae'n cyfrannu at ei briodweddau unigryw.Mae'r bwlch hwn yn pennu dargludedd trydanol y deunydd a'i sensitifrwydd i amsugno golau.
A. Strwythur band Rutile:
Rutile TiO2mae ganddo fwlch band cymharol gul o tua 3.0 eV, sy'n golygu ei fod yn ddargludydd trydanol cyfyngedig.Fodd bynnag, gall ei strwythur band amsugno golau uwchfioled (UV), gan ei wneud yn ddelfrydol i'w ddefnyddio mewn amddiffynyddion UV fel eli haul.
B. Strwythur band Anatase:
Ar y llaw arall, mae Anatase yn arddangos bwlch band ehangach o tua 3.2 eV.Mae'r nodwedd hon yn rhoi gweithgaredd ffotocatalytig ardderchog anatase TiO2.Pan fyddant yn agored i olau, mae electronau yn y band falens yn gyffrous ac yn neidio i mewn i'r band dargludiad, gan achosi adweithiau ocsideiddio a lleihau amrywiol.Mae'r eiddo hyn yn agor y drws i geisiadau megis puro dŵr a lliniaru llygredd aer.
3. Diffygion ac Addasiadau:
Mae'rstrwythur Tio2nid yw heb ddiffygion.Mae'r diffygion a'r addasiadau hyn yn effeithio'n sylweddol ar eu priodweddau ffisegol a chemegol.
A. Swyddi ocsigen:
Mae diffygion ar ffurf swyddi gwag ocsigen o fewn y dellt TiO2 yn cyflwyno crynodiad o electronau heb eu paru, gan arwain at fwy o weithgarwch catalytig a ffurfio canolfannau lliw.
B. Addasiad wyneb:
Gall addasiadau arwyneb a reolir, megis dopio ag ïonau metel trawsnewid eraill neu ymarferoldeb gyda chyfansoddion organig, wella priodweddau penodol TiO2 ymhellach.Er enghraifft, gall dopio â metelau fel platinwm wella ei berfformiad catalytig, tra gall grwpiau gweithredol organig wella sefydlogrwydd a ffotoactifedd y deunydd.
I gloi:
Mae deall strwythur rhyfeddol Tio2 yn hanfodol i ddeall ei briodweddau rhyfeddol a'i ystod eang o ddefnyddiau.Mae gan bob ffurf grisialog o TiO2 briodweddau unigryw, o'r strwythur rutile tetragonal i'r cyfnod anatase agored, sy'n weithredol yn ffotocatalytig.Trwy archwilio bylchau bandiau ynni a diffygion o fewn deunyddiau, gall gwyddonwyr optimeiddio eu priodweddau ymhellach ar gyfer cymwysiadau yn amrywio o dechnegau puro i gynaeafu ynni.Wrth i ni barhau i ddatrys dirgelion titaniwm deuocsid, mae ei botensial yn y chwyldro diwydiannol yn parhau i fod yn addawol.
Amser postio: Hydref-30-2023