Титан диоксидінің күшті құрылымы (TiO2): оның қызықты қасиеттерін анықтау

КӨРСЕТУ:

Материалдар туралы ғылым саласында,Титан диоксиді(TiO2) көптеген қосымшалармен қызықты қосылыс ретінде пайда болды. Бұл қосылыс өте жақсы химиялық және физикалық қасиеттерге ие, оны бірнеше өнеркәсіптік секторларда жасауға мүмкіндік береді. Оның ерекше қасиеттерін толық түсіну үшін, титан диоксиді қызықтыратын құрылымы тереңдікте оқытылуы керек. Бұл блогтың постында біз титан диоксидінің құрылымын зерттейміз және оның ерекше қасиеттерінің негізгі себептеріне әсер етеміз.

1. Кристалл құрылымы:

Титан диоксиді негізінен атомдардың ерекше орналасуымен анықталған кристалды құрылымға ие. ДегенлгенTio2Үш кристалды фазалар бар (анатаза, рути, бругит), біз ең көп таралған екі формаға назар аударамыз: рут және анатаза.

A. Құлқын құрылымы:

Қасулы фаза өзінің Tetragonal Crystal құрылымымен танымал, оның ішінде әр титан атомы алты оттегі атомдарымен қоршалған, бұралған октаэдрді қалыптастырады. Бұл келісім тығыз атом қабатын қалыптастырады. Бұл құрылым қатты тұрақтылық пен беріктікті береді, оны түрлі қосымшалар үшін, соның ішінде бояу, керамика және тіпті күн қорғанысы үшін қолайлы етеді.

B. Анатаза құрылымы:

Анатаза жағдайында титан атомдары жиектерді бөлісетін октагендрондар түзіліп, оттегі атомдарына байланған. Сондықтан, бұл келісім рутилмен салыстырғанда бір блоктың көлеміне аз атомдары бар ашық құрылымға әкеледі. Тығыздығы төмен болғанына қарамастан, Anatase керемет фотокаталитикалық қасиеттерін көрсетеді, оны күн жасушаларында, ауаны тазарту жүйелерінде және өзін-өзі тазалайтын жабындарда маңызды компонент етеді.

2. Энергия диапазонының алшақтық:

Энергия диапазоны алшақтық - TiO2-дің тағы бір маңызды сипаттамасы және оның ерекше қасиеттеріне ықпал етеді. Бұл алшақтық материалдың электр өткізгіштігін және оның жеңіл сіңуіне сезімталдығын анықтайды.

A. Құлқын топтың құрылымы:

Рутий Тио2Шамамен 3,0 e-дің салыстырмалы тар жолақ алшақтық бар, оны шектеулі электр өткізгішке айналдырады. Алайда, оның диапазоны құрылымы ультракүлгін (ультракүлгін) жарықтандырады, оны күн қорғанысы сияқты ультракүлгін сәулелерде қолдануға өте ыңғайлы.

B. Анатаза тобының құрылымы:

Екінші жағынан, Анатаза, шамамен 3.2 EV кең диапазонды көрсетіледі. Бұл сипаттама Anatase Tio2 тамаша фотокаталитикалық белсенділікке ие. Жарыққа ұшыраған кезде, валенттегі электрондар қозғалуда және өткізгіштік топқа секіреді, әр түрлі тотығу және азайту реакцияларын тудырады. Бұл қасиеттер суды тазарту және ауаның ластануын азайту сияқты қолданбаларға есікті ашады.

3. Ақаулар мен модификациялар:

ТаTiO2 құрылымыкемшіліктерсіз емес. Бұл ақаулар мен модификациялар олардың физикалық және химиялық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді.

A. оттегі бос жұмыс орындары:

Tio2 торындағы оттегі бакалаврлары түріндегі ақаулар күрделі электрондардың концентрациясын енгізеді, каталитикалық белсенділік пен түсті орталықтардың қалыптасуына әкеледі.

B. Жер үсті модификациясы:

Бетілдірілген беттік модификациялар, мысалы, басқа ауыспалы металл иондармен немесе органикалық қосылыстармен функционалдандыру сияқты, TiO2-нің белгілі бір қасиеттерін одан әрі жақсарта алады. Мысалы, металдармен бірге платина сияқты допинг өзінің каталитикалық қойылымын жақсарта алады, ал органикалық функционалды топтар материалдың тұрақтылығы мен фотоактивтілігін арттыра алады.

Қорытындысында:

TiO2-нің кезектен тыс құрылымын түсіну оның керемет қасиеттері мен қолданылуын түсіну үшін өте маңызды. TiO2-дің әр кристалды формасы тетрагонды қоқыс құрылымынан ашық, фотокаталитикалық белсенді анатаза фазасына ерекше қасиеттерге ие. Материалдардың ішіндегі ақаулар мен ақауларды зерттеу арқылы ғалымдар оларды тазарту техникасынан бастап энергия жинауға дейінгі қосымшалар үшін қасиеттерін оңтайландырады. Титан диоксиді жұмбақтарын аша бере отырып, оның өндірістік революциядағы әлеуеті перспективалы болып қала береді.