Ներկայացնել.
Նյութագիտության ոլորտում,տիտանի երկօքսիդ(TiO2) հայտնվել է որպես հետաքրքրաշարժ միացություն, որն ունի կիրառությունների լայն շրջանակ:Այս միացությունն ունի հիանալի քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ, ինչը այն դարձնում է անգնահատելի մի քանի արդյունաբերական ոլորտներում:Նրա յուրահատուկ հատկությունները լիովին հասկանալու համար տիտանի երկօքսիդի հետաքրքրաշարժ կառուցվածքը պետք է խորությամբ ուսումնասիրել։Այս բլոգային գրառման մեջ մենք կուսումնասիրենք տիտանի երկօքսիդի կառուցվածքը և լույս կսփռենք դրա հատուկ հատկությունների հիմնական պատճառների վրա:
1. Բյուրեղային կառուցվածք.
Տիտանի երկօքսիդն ունի բյուրեղային կառուցվածք, որը որոշվում է հիմնականում իր ատոմների յուրահատուկ դասավորությամբ:Չնայած նրանTiO2ունի երեք բյուրեղային փուլ (անատազ, ռուտիլ և բրուկիտ), մենք կկենտրոնանանք երկու ամենատարածված ձևերի վրա՝ ռուտիլ և անատազ:
A. Rutile Structure:
Ռուտիլային փուլը հայտնի է իր քառանկյուն բյուրեղային կառուցվածքով, որում տիտանի յուրաքանչյուր ատոմ շրջապատված է թթվածնի վեց ատոմներով՝ ձևավորելով ոլորված ութանիստ։Այս դասավորությունը կազմում է խիտ ատոմային շերտ՝ փակ թթվածնային դասավորությամբ:Այս կառուցվածքը ռուտիլիին տալիս է բացառիկ կայունություն և դիմացկունություն՝ այն դարձնելով այն հարմար տարբեր կիրառությունների համար, ներառյալ ներկ, կերամիկա և նույնիսկ արևապաշտպան քսուք:
B. Anatase կառուցվածքը:
Անատազի դեպքում տիտանի ատոմները կապված են թթվածնի հինգ ատոմների հետ՝ առաջացնելով ութանիստներ, որոնք կիսում են եզրերը։Հետևաբար, այս դասավորությունը հանգեցնում է ավելի բաց կառուցվածքի` ավելի քիչ ատոմներով մեկ միավորի ծավալով, համեմատած ռուտիլի հետ:Չնայած իր ցածր խտությանը, անատազը ցուցադրում է հիանալի ֆոտոկատալիտիկ հատկություններ, ինչը այն դարձնում է արևային բջիջների, օդի մաքրման համակարգերի և ինքնամաքրվող ծածկույթների կարևոր բաղադրիչ:
2. Էներգիայի գոտու բացը.
Էներգիայի գոտու բացը TiO2-ի ևս մեկ կարևոր հատկանիշ է և նպաստում է նրա յուրահատուկ հատկություններին:Այս բացը որոշում է նյութի էլեկտրական հաղորդունակությունը և դրա զգայունությունը լույսի կլանման նկատմամբ:
A. Ռուտիլային ժապավենի կառուցվածքը.
Ռուտիլ TiO2ունի համեմատաբար նեղ ժապավենի բացվածք՝ մոտավորապես 3.0 էՎ, ինչը այն դարձնում է սահմանափակ էլեկտրական հաղորդիչ:Այնուամենայնիվ, նրա ժապավենի կառուցվածքը կարող է կլանել ուլտրամանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն) լույսը, ինչը այն դարձնում է իդեալական ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից պաշտպանող միջոցների, ինչպիսիք են արևապաշտպան քսուքները օգտագործելու համար:
B. Anatase խմբի կառուցվածքը:
Անատազը, մյուս կողմից, ցուցադրում է ավելի լայն գոտի՝ մոտավորապես 3,2 էՎ:Այս հատկանիշը տալիս է անատազ TiO2-ի գերազանց ֆոտոկատալիտիկ ակտիվություն:Լույսի ազդեցության դեպքում վալենտական գոտու էլեկտրոնները գրգռվում են և ցատկում հաղորդման գոտի՝ առաջացնելով տարբեր օքսիդացման և նվազեցման ռեակցիաներ։Այս հատկությունները բացում են այնպիսի ծրագրեր, ինչպիսիք են ջրի մաքրումը և օդի աղտոտվածությունը մեղմելը:
3. Թերություններ և փոփոխություններ.
ԱյնTio2-ի կառուցվածքըառանց թերությունների չէ.Այս թերությունները և փոփոխությունները զգալիորեն ազդում են դրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների վրա:
A. Թթվածնի թափուր աշխատատեղեր.
TiO2 վանդակում թթվածնի թափուր տեղերի տեսքով թերությունները բերում են չզույգված էլեկտրոնների կոնցենտրացիան, ինչը հանգեցնում է կատալիտիկ ակտիվության բարձրացման և գունային կենտրոնների ձևավորման:
B. Մակերեւույթի փոփոխություն.
Վերահսկվող մակերևույթի փոփոխությունները, ինչպիսիք են այլ անցումային մետաղների իոնների դոպինգը կամ օրգանական միացությունների հետ ֆունկցիոնալացումը, կարող են հետագայում բարելավել TiO2-ի որոշ հատկություններ:Օրինակ, մետաղների դոպինգը, ինչպիսին է պլատինը, կարող է բարելավել դրա կատալիտիկ աշխատանքը, մինչդեռ օրգանական ֆունկցիոնալ խմբերը կարող են բարձրացնել նյութի կայունությունը և ֆոտոակտիվությունը:
Եզրափակելով.
Tio2-ի արտասովոր կառուցվածքը հասկանալը չափազանց կարևոր է նրա ուշագրավ հատկությունները և օգտագործման լայն շրջանակը հասկանալու համար:TiO2-ի յուրաքանչյուր բյուրեղային ձև ունի յուրահատուկ հատկություններ՝ սկսած քառանկյուն ռուտիլային կառուցվածքից մինչև բաց, ֆոտոկատալիտիկորեն ակտիվ անատազային փուլը:Ուսումնասիրելով նյութերի էներգիայի գոտիների բացերը և թերությունները, գիտնականները կարող են հետագայում օպտիմալացնել դրանց հատկությունները կիրառությունների համար՝ սկսած մաքրման տեխնիկայից մինչև էներգիա հավաքելը:Մինչ մենք շարունակում ենք բացահայտել տիտանի երկօքսիդի առեղծվածները, արդյունաբերական հեղափոխության մեջ նրա ներուժը մնում է խոստումնալից:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-30-2023