perkenalkan:
Dalam bidang sains bahan,titanium dioksida(TiO2) telah muncul sebagai sebatian yang menarik dengan pelbagai aplikasi.Kompaun ini mempunyai sifat kimia dan fizikal yang sangat baik, menjadikannya tidak ternilai dalam beberapa sektor perindustrian.Untuk memahami sepenuhnya kualiti uniknya, struktur menarik titanium dioksida mesti dikaji secara mendalam.Dalam catatan blog ini, kami akan meneroka struktur titanium dioksida dan menerangkan sebab asas di sebalik sifat istimewanya.
1. Struktur kristal:
Titanium dioksida mempunyai struktur kristal, ditentukan terutamanya oleh susunan atomnya yang unik.WalaupunTiO2mempunyai tiga fasa kristal (anatase, rutil, dan brookite), kami akan memberi tumpuan kepada dua bentuk yang paling biasa: rutil dan anatase.
A. Struktur Rutil:
Fasa rutil terkenal dengan struktur kristal tetragonnya, di mana setiap atom titanium dikelilingi oleh enam atom oksigen, membentuk oktahedron berpintal.Susunan ini membentuk lapisan atom yang padat dengan susunan oksigen yang rapat.Struktur ini memberikan kestabilan dan ketahanan luar biasa rutil, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi, termasuk cat, seramik, dan juga pelindung matahari.
B. Struktur anatase:
Dalam kes anatase, atom titanium terikat kepada lima atom oksigen, membentuk oktahedron yang berkongsi tepi.Oleh itu, susunan ini menghasilkan struktur yang lebih terbuka dengan lebih sedikit atom per unit isipadu berbanding rutil.Walaupun ketumpatannya rendah, anatase mempamerkan sifat fotokatalitik yang sangat baik, menjadikannya komponen penting dalam sel suria, sistem penulenan udara dan salutan pembersihan diri.
2. Jurang jalur tenaga:
Jurang jalur tenaga adalah satu lagi ciri penting TiO2 dan menyumbang kepada sifat uniknya.Jurang ini menentukan kekonduksian elektrik bahan dan kepekaannya terhadap penyerapan cahaya.
A. Struktur jalur rutil:
Rutil TiO2mempunyai jurang jalur yang agak sempit kira-kira 3.0 eV, menjadikannya konduktor elektrik terhad.Walau bagaimanapun, struktur jalurnya boleh menyerap cahaya ultraviolet (UV), menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam pelindung UV seperti pelindung matahari.
B. Struktur jalur anatase:
Anatase, sebaliknya, mempamerkan jurang jalur yang lebih luas kira-kira 3.2 eV.Ciri ini memberikan anatase TiO2 aktiviti fotokatalitik yang sangat baik.Apabila terdedah kepada cahaya, elektron dalam jalur valens teruja dan melompat ke dalam jalur pengaliran, menyebabkan pelbagai tindak balas pengoksidaan dan pengurangan berlaku.Ciri-ciri ini membuka pintu kepada aplikasi seperti pembersihan air dan pengurangan pencemaran udara.
3. Kecacatan dan Pengubahsuaian:
Thestruktur Tio2bukan tanpa cacat cela.Kecacatan dan pengubahsuaian ini memberi kesan ketara kepada sifat fizikal dan kimianya.
A. kekosongan oksigen:
Kecacatan dalam bentuk kekosongan oksigen dalam kekisi TiO2 memperkenalkan kepekatan elektron tidak berpasangan, yang membawa kepada peningkatan aktiviti pemangkin dan pembentukan pusat warna.
B. Pengubahsuaian permukaan:
Pengubahsuaian permukaan terkawal, seperti doping dengan ion logam peralihan lain atau kefungsian dengan sebatian organik, boleh meningkatkan lagi sifat tertentu TiO2.Sebagai contoh, doping dengan logam seperti platinum boleh meningkatkan prestasi pemangkinnya, manakala kumpulan berfungsi organik boleh meningkatkan kestabilan dan fotoaktiviti bahan.
Kesimpulannya:
Memahami struktur luar biasa Tio2 adalah penting untuk memahami sifatnya yang luar biasa dan pelbagai kegunaannya.Setiap bentuk kristal TiO2 mempunyai sifat unik, daripada struktur rutil tetragonal kepada fasa anatase aktif fotokatalitik terbuka.Dengan meneroka jurang jalur tenaga dan kecacatan dalam bahan, saintis boleh mengoptimumkan lagi sifat mereka untuk aplikasi daripada teknik penulenan kepada penuaian tenaga.Semasa kami terus merungkai misteri titanium dioksida, potensinya dalam revolusi perindustrian kekal menjanjikan.
Masa siaran: 30-Okt-2023