Танилцуулах:
Материал судлалын чиглэлээр,титаны давхар исэл(TiO2) нь өргөн хүрээний хэрэглээтэй, гайхалтай нэгдэл болж гарч ирсэн.Энэхүү нэгдэл нь маш сайн химийн болон физик шинж чанартай тул түүнийг үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн салбарт үнэлж баршгүй болгодог.Түүний өвөрмөц чанарыг бүрэн ойлгохын тулд титаны давхар ислийн гайхалтай бүтцийг гүнзгий судлах шаардлагатай.Энэ блог нийтлэлд бид титаны давхар ислийн бүтцийг судалж, түүний онцгой шинж чанарын үндсэн шалтгааныг тодруулах болно.
1. Кристал бүтэц:
Титаны давхар исэл нь атомуудын өвөрмөц зохион байгуулалтаар тодорхойлогддог болор бүтэцтэй.ХэдийгээрTiO2гурван талст фазтай (анатаза, рутил, брокит) бид хамгийн түгээмэл хоёр хэлбэрт анхаарлаа хандуулах болно: рутил ба анатаз.
A. Рутилийн бүтэц:
Рутил фаз нь титаны атом бүр зургаан хүчилтөрөгчийн атомаар хүрээлэгдсэн, эрчилсэн октаэдр үүсгэдэг тетрагональ талст бүтэцээрээ алдартай.Энэхүү зохицуулалт нь хүчилтөрөгчийн нягт бүтэцтэй нягт атомын давхарга үүсгэдэг.Энэхүү бүтэц нь рутиль нь онцгой тогтвортой байдал, бат бөх чанарыг өгдөг тул будаг, керамик, тэр ч байтугай нарнаас хамгаалах тос зэрэг төрөл бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой.
B. Анатазын бүтэц:
Анатазын хувьд титан атомууд нь хүчилтөрөгчийн таван атомтай холбогдож, ирмэгийг хуваалцдаг октаэдрон үүсгэдэг.Тиймээс энэ зохицуулалт нь рутилтай харьцуулахад нэгж эзэлхүүн дэх атомын хэмжээ багатай илүү нээлттэй бүтэцтэй болдог.Бага нягтралтай хэдий ч анатаз нь маш сайн фотокаталитик шинж чанартай тул нарны зай, агаар цэвэршүүлэх систем, өөрийгөө цэвэрлэх бүрхүүлийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгодог.
2. Эрчим хүчний зурвасын зөрүү:
Эрчим хүчний зурвасын зөрүү нь TiO2-ийн өөр нэг чухал шинж чанар бөгөөд түүний өвөрмөц шинж чанарыг бий болгодог.Энэ цоорхой нь материалын цахилгаан дамжуулах чанар, гэрлийн шингээлтэнд мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлдог.
A. Рутил хамтлагийн бүтэц:
Рутил TiO2ойролцоогоор 3.0 эВ-ийн харьцангуй нарийн зурвасын завсартай тул цахилгаан дамжуулагчийг хязгаарлагдмал болгодог.Гэсэн хэдий ч түүний туузны бүтэц нь хэт ягаан туяаг шингээж чаддаг тул нарнаас хамгаалах тос зэрэг хэт ягаан туяанаас хамгаалах бодис хэрэглэхэд тохиромжтой.
B. Анатазын хамтлагийн бүтэц:
Нөгөө талаас, анатаз нь ойролцоогоор 3.2 эВ-ийн өргөн зурвасын зөрүүг харуулдаг.Энэ шинж чанар нь анатаз TiO2-ийн маш сайн фотокаталитик идэвхийг өгдөг.Гэрэлд өртөх үед валентын зурваст электронууд өдөөгдөж, дамжуулах зурвас руу үсэрч, янз бүрийн исэлдэлт, бууралтын урвал явагдана.Эдгээр шинж чанарууд нь ус цэвэршүүлэх, агаарын бохирдлыг бууруулах зэрэг хэрэглээний үүд хаалгыг нээж өгдөг.
3. Согог ба өөрчлөлт:
TheTio2-ийн бүтэцалдаа дутагдалгүй биш.Эдгээр согог, өөрчлөлтүүд нь тэдний физик, химийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.
A. Хүчилтөрөгчийн сул орон тоо:
TiO2 сүлжээн дэх хүчилтөрөгчийн сул орон зайн хэлбэрийн согогууд нь хосгүй электронуудын концентрацийг нэвтрүүлж, катализаторын идэвхжил нэмэгдэж, өнгөт төвүүд үүсэхэд хүргэдэг.
B. Гадаргуугийн өөрчлөлт:
Бусад шилжилтийн металлын ионуудтай допинг хийх эсвэл органик нэгдлүүдтэй ажиллах зэрэг хяналттай гадаргуугийн өөрчлөлтүүд нь TiO2-ийн тодорхой шинж чанарыг улам сайжруулдаг.Жишээлбэл, цагаан алт гэх мэт металуудтай допинг хэрэглэх нь түүний катализаторын үйл ажиллагааг сайжруулдаг бол органик функциональ бүлгүүд нь материалын тогтвортой байдал, гэрэлтэх чадварыг сайжруулдаг.
Дүгнэж хэлэхэд:
Tio2-ийн ер бусын бүтцийг ойлгох нь түүний гайхалтай шинж чанар, өргөн хүрээний хэрэглээг ойлгоход маш чухал юм.TiO2-ийн талст хэлбэр бүр нь тетрагональ рутил бүтцээс эхлээд фотокаталитик идэвхтэй анатазын фаз хүртэл өвөрмөц шинж чанартай байдаг.Эрдэмтэд материалын доторх эрчим хүчний зурвасын цоорхой, согогийг судалснаар цэвэршүүлэх аргаас эхлээд эрчим хүч цуглуулах хүртэл тэдгээрийн шинж чанарыг улам оновчтой болгож чадна.Бид титаны давхар ислийн нууцыг тайлж байгаа ч аж үйлдвэрийн хувьсгал дахь түүний боломж ирээдүйтэй хэвээр байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 10-р сарын 30-ны хооронд