Kynna:
Á sviði efnisfræði,títantvíoxíð(TiO2) hefur komið fram sem heillandi efnasamband með fjölbreytt úrval notkunar.Þetta efnasamband hefur framúrskarandi efnafræðilega og eðlisfræðilega eiginleika, sem gerir það ómetanlegt í nokkrum iðngreinum.Til þess að skilja að fullu einstaka eiginleika þess verður að rannsaka heillandi uppbyggingu títantvíoxíðs ítarlega.Í þessari bloggfærslu munum við kanna uppbyggingu títantvíoxíðs og varpa ljósi á grundvallarástæðurnar á bak við sérstaka eiginleika þess.
1. Kristall uppbygging:
Títantvíoxíð hefur kristalbyggingu sem ræðst fyrst og fremst af einstöku uppröðun frumeinda.SamtTiO2hefur þrjá kristallaða fasa (anatasa, rutile og brookite), munum við einbeita okkur að tveimur algengustu formunum: rútíl og anatasi.
A. Rutil uppbygging:
Rutilfasinn er þekktur fyrir fjórhyrndan kristalsbyggingu, þar sem hvert títantóm er umkringt sex súrefnisatómum, sem myndar snúinn áttund.Þetta fyrirkomulag myndar þétt atómlag með þéttpakkaðri súrefnisfyrirkomulagi.Þessi uppbygging gefur rutil einstakan stöðugleika og endingu, sem gerir það hentugt fyrir margs konar notkun, þar á meðal málningu, keramik og jafnvel sólarvörn.
B. Uppbygging anatasa:
Þegar um er að ræða anatasa eru títan frumeindir tengd við fimm súrefnisatóm og mynda oktahedróna sem deila brúnum.Þess vegna leiðir þetta fyrirkomulag í opnari uppbyggingu með færri atóm á rúmmálseiningu samanborið við rútíl.Þrátt fyrir lágan þéttleika sýnir anatasi framúrskarandi ljóshvataeiginleika, sem gerir það að mikilvægum þætti í sólarsellum, lofthreinsikerfi og sjálfhreinsandi húðun.
2. Orkubandsbil:
Orkubandsbilið er annar mikilvægur eiginleiki TiO2 og stuðlar að einstökum eiginleikum þess.Þetta bil ákvarðar rafleiðni efnisins og næmi þess fyrir ljósgleypni.
A. Rutil hljómsveitarbygging:
Rutil TiO2hefur tiltölulega þröngt bandbil sem er um það bil 3,0 eV, sem gerir það að takmörkuðum rafleiðara.Hins vegar getur hljómsveitarbyggingin tekið í sig útfjólubláu (UV) ljós, sem gerir það tilvalið til notkunar í UV-vörn eins og sólarvörn.
B. Uppbygging Anatase hljómsveitar:
Anatase, hins vegar, sýnir breiðari bandbil sem er um það bil 3,2 eV.Þessi eiginleiki gefur anatasa TiO2 framúrskarandi ljóshvatavirkni.Þegar þær verða fyrir ljósi eru rafeindir í gildissviðinu spenntar og hoppa inn í leiðnisviðið, sem veldur því að ýmis oxunar- og afoxunarviðbrögð eiga sér stað.Þessir eiginleikar opna dyrnar að forritum eins og vatnshreinsun og loftmengun.
3. Gallar og breytingar:
Theuppbygging Tio2er ekki gallalaus.Þessir gallar og breytingar hafa veruleg áhrif á eðlis- og efnafræðilega eiginleika þeirra.
A. Súrefnislaus störf:
Gallar í formi súrefnislausna innan TiO2 grindarinnar koma með styrk óparaðra rafeinda, sem leiðir til aukinnar hvatavirkni og myndunar litamiðstöðva.
B. Yfirborðsbreyting:
Stýrðar yfirborðsbreytingar, eins og lyfjanotkun með öðrum umbreytingarmálmjónum eða virkni með lífrænum efnasamböndum, geta aukið ákveðna eiginleika TiO2 enn frekar.Til dæmis getur lyfjanotkun með málmum eins og platínu bætt hvatavirkni þess, en lífrænir virkir hópar geta aukið stöðugleika og ljósvirkni efnisins.
Að lokum:
Skilningur á ótrúlegri uppbyggingu Tio2 er mikilvægur til að skilja ótrúlega eiginleika þess og fjölbreytta notkunarmöguleika.Hvert kristallað form TiO2 hefur einstaka eiginleika, allt frá fjórhyrndu rútílbyggingunni til opins, ljóshvatandi virka anatasa fasans.Með því að kanna eyður og galla á orkuböndum í efnum geta vísindamenn hagrætt eiginleika þeirra enn frekar fyrir notkun, allt frá hreinsunartækni til orkuuppskeru.Þegar við höldum áfram að afhjúpa leyndardóma títantvíoxíðs, eru möguleikar þess í iðnbyltingunni enn efnilegir.
Birtingartími: 30. október 2023