Bevezetés:
Az anyagtudomány területén,titán -dioxidA (TIO2) izgalmas vegyületként alakult ki, széles körű alkalmazásokkal. Ez a vegyület kiváló kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, így felbecsülhetetlen értékűvé teszi több ipari ágazatban. Annak érdekében, hogy teljes mértékben megértsék annak egyedi tulajdonságait, a titán -dioxid lenyűgöző szerkezetét mélyen meg kell vizsgálni. Ebben a blogbejegyzésben megvizsgáljuk a titán -dioxid szerkezetét, és megvilágítjuk annak speciális tulajdonságainak alapvető okait.
1. kristályszerkezet:
A titán -dioxid kristályszerkezete van, amelyet elsősorban az atomok egyedi elrendezése határoz meg. BárTio2Három kristályos fázisú (anatáz, rutile és brookit), a két leggyakoribb formára összpontosítunk: rutil és anatáz.
A. Rutile szerkezet:
A rutil fázis tetragonális kristályszerkezetéről ismert, amelyben az egyes titán atomokat hat oxigénatom veszi körül, és csavart oktaédronot képeznek. Ez az elrendezés sűrű atomréteget képez, szorosan csomagolt oxigén elrendezéssel. Ez a struktúra kivételes stabilitást és tartósságot biztosít, így különféle alkalmazásokhoz, beleértve a festéket, a kerámiát és a fényvédőt is.
B. Anatáz szerkezet:
Anatáz esetén a titán atomok öt oxigénatomhoz vannak kötve, és oktaédronokat képeznek, amelyek meg vannak az élek. Ezért ez az elrendezés nyitottabb struktúrát eredményez, amelynek mennyiségénként kevesebb atom van, mint a rutil. Az alacsony sűrűség ellenére az anatáz kiváló fotokatalitikus tulajdonságokkal rendelkezik, így fontos alkotóeleme a napelemekben, a légtisztító rendszerekben és az öntisztító bevonatokban.
2. Energia sávrés:
Az energia sávrés a TIO2 másik fontos jellemzője, és hozzájárul az egyedi tulajdonságaihoz. Ez a rés meghatározza az anyag elektromos vezetőképességét és érzékenységét a fényelnyeléssel szemben.
A. Rutile sávszerkezet:
Rutile tio2Viszonylag keskeny sávrés körülbelül 3,0 eV, ami korlátozott elektromos vezetővé válik. A sávszerkezet azonban képes felszívni az ultraibolya (UV) fényt, így ideális az UV -védelemben, például a fényvédőben való felhasználáshoz.
B. Anatáz sávszerkezet:
Az anatáz viszont szélesebb sávrést mutat, körülbelül 3,2 eV. Ez a tulajdonság anatáz TiO2 kiváló fotokatalitikus aktivitást eredményez. Ha fénynek vannak kitéve, a valencia sávban lévő elektronok izgatottak és beugrnak a vezetőképes sávba, ami különféle oxidációs és redukciós reakciókat vált ki. Ezek a tulajdonságok megnyitják az ajtót olyan alkalmazásokhoz, mint a víztisztítás és a légszennyezés enyhítése.
3. Hibák és módosítások:
AA TIO2 felépítésenincs hibák nélkül. Ezek a hibák és módosítások jelentősen befolyásolják fizikai és kémiai tulajdonságaikat.
A. Oxigén üresedések:
A TiO2 rácson belüli oxigénüregek formájában fellépő hibák a párosított elektronok koncentrációját eredményezik, ami fokozott katalitikus aktivitást és színközpontok képződését eredményezi.
B. Felületi módosítás:
Az ellenőrzött felületi módosítások, például más átmeneti fémionokkal történő dopping vagy szerves vegyületekkel való funkcionalizálás, tovább javíthatják a TiO2 bizonyos tulajdonságait. Például a fémekkel, például a platinával történő dopping javíthatja katalitikus teljesítményét, míg a szerves funkcionális csoportok javíthatják az anyag stabilitását és fotoaktivitását.
Összegzés:
A TiO2 rendkívüli szerkezetének megértése kritikus fontosságú annak megértése szempontjából, hogy megértse annak figyelemre méltó tulajdonságait és széles körű felhasználási tartományát. A TiO2 minden kristályos formájának egyedi tulajdonságai vannak, a tetragonális rutilszerkezettől a nyitott, fotokatalitikusan aktív anatáz fázisig. Az energiaszalagok hiányosságainak és hibáinak feltárásával a tudósok tovább optimalizálhatják tulajdonságaikat az alkalmazásokhoz, a tisztítási technikáktól kezdve az energia betakarításáig. Mivel továbbra is feltárjuk a titán -dioxid rejtélyeit, annak lehetősége az ipari forradalomban továbbra is ígéretes.
A postai idő: október-30-2023