тааныштыруу:
Материал таануу тармагында,титандын диоксиди(TiO2) колдонуунун кеңири спектри менен кызыктуу кошулма катары пайда болгон. Бул кошулма эң сонун химиялык жана физикалык касиеттерге ээ, аны бир нече өнөр жай тармактарында баа жеткис кылып. Анын уникалдуу сапаттарын толук түшүнүү үчүн титан диоксидинин укмуштуудай түзүлүшүн терең изилдөө керек. Бул блогдо биз титандын диоксидинин түзүлүшүн изилдеп, анын өзгөчө касиеттеринин түпкү себептерин ачып беребиз.
1. Кристалл структурасы:
Титандын диоксиди биринчи кезекте атомдордун уникалдуу жайгашуусу менен аныкталган кристаллдык түзүлүшкө ээ. БирокTiO2үч кристаллдык фазасы бар (анатаза, рутил жана брукит), биз эң кеңири таралган эки формага токтолобуз: рутил жана анатаза.
A. Рутил структурасы:
Рутил фазасы тетрагоналдык кристалл түзүлүшү менен белгилүү, мында титандын ар бир атому алты кычкылтек атому менен курчалып, ийилген октаэдрди түзөт. Бул түзүлүш, кычкылтек менен тыгыз жайгашкан тыгыз атомдук катмарды түзөт. Бул структура рутилге өзгөчө туруктуулукту жана туруктуулукту берип, аны ар кандай колдонмолорго, анын ичинде боёк, керамика жана ал тургай күндөн коргоочу кремдерге ылайыктуу кылат.
B. Анатаза түзүлүшү:
Анатазада титан атомдору беш кычкылтек атому менен байланышып, кырларын бөлүшүп турган октаэдрлерди түзөт. Демек, бул тартип рутилге салыштырмалуу көлөмү бирдигине азыраак атомдор менен ачык структурага алып келет. Тыгыздыгына карабастан, анатаза сонун фотокаталитикалык касиеттерди көрсөтүп, күн батареяларында, абаны тазалоо системаларында жана өзүн-өзү тазалоочу каптамаларда маанилүү компонент болуп саналат.
2. Энергия тилкесинин боштугу:
Энергия тилкесинин боштугу TiO2 дагы бир маанилүү мүнөздөмөсү болуп саналат жана анын уникалдуу касиеттерин өбөлгө түзөт. Бул боштук материалдын электр өткөргүчтүгүн жана анын жарыкты сиңирүү сезимталдыгын аныктайт.
A. Рутил тобунун түзүлүшү:
Рутил TiO2болжол менен 3,0 эВ салыштырмалуу тар тилкеге ээ, бул чектелген электр өткөргүч болуп саналат. Бирок, анын тилке структурасы ультра кызгылт көк (УК) нурларды өзүнө сиңире алат, бул күндөн коргоочу кремдер сыяктуу UV коргоочу каражаттарды колдонуу үчүн идеалдуу кылат.
B. Анатаз тобунун түзүлүшү:
Anatase, экинчи жагынан, болжол менен 3,2 eV кененирээк тилкесин көрсөтөт. Бул мүнөздөмөсү анатаза TiO2 эң сонун фотокаталитикалык активдүүлүктү берет. Жарыктын таасири астында валенттик зонадагы электрондор дүүлүгүп, өткөргүч зонага секирип, ар кандай кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакциялары пайда болот. Бул касиеттер сууну тазалоо жана абанын булганышын азайтуу сыяктуу колдонмолорго эшик ачат.
3. Кемчиликтер жана өзгөртүүлөр:
TheTio2 түзүмүкемчиликсиз эмес. Бул кемчиликтер жана модификациялар алардын физикалык жана химиялык касиеттерине олуттуу таасирин тийгизет.
A. Кычкылтек боштуктары:
TiO2 торунун ичиндеги кычкылтек боштуктары түрүндөгү кемчиликтер жупташкан электрондордун концентрациясын киргизип, каталитикалык активдүүлүктүн жогорулашына жана түс борборлорунун пайда болушуна алып келет.
B. Беттик модификация:
Башка өткөөл металл иондору менен допинг же органикалык кошулмалар менен функционалдаштыруу сыяктуу башкарылуучу беттик модификациялар TiO2нин айрым касиеттерин андан ары өркүндөтүшү мүмкүн. Мисалы, платина сыяктуу металлдар менен допинг колдонуу анын каталитикалык натыйжалуулугун жакшыртса, органикалык функционалдык топтор материалдын туруктуулугун жана фотоактивдүүлүгүн жогорулата алат.
Аягында:
Tio2нин укмуштуудай түзүлүшүн түшүнүү анын кереметтүү касиеттерин жана кеңири колдонуу спектрин түшүнүү үчүн абдан маанилүү. TiO2 ар бир кристаллдык формасы тетрагоналдык рутилдик түзүлүштөн ачык, фотокаталитикалык активдүү анатаза фазасына чейин уникалдуу касиеттерге ээ. Материалдардын ичиндеги энергия диапазонунун боштуктарын жана кемчиликтерин изилдөө менен, илимпоздор алардын касиеттерин тазалоо ыкмаларынан энергия чогултууга чейинки колдонмолор үчүн дагы оптималдаштыра алышат. Титандын диоксидинин сырларын ачууну улантып жаткандыктан, анын өнөр жай революциясындагы потенциалы келечектүү бойдон калууда.
Посттун убактысы: 2023-жылдын 30-октябрына чейин