Tanitish:
Materialshunoslik sohasida,titan dioksidi(TiO2) keng ko'lamli ilovalarga ega ajoyib birikma sifatida paydo bo'ldi. Ushbu birikma mukammal kimyoviy va fizik xususiyatlarga ega bo'lib, uni bir qancha sanoat tarmoqlarida bebaho qiladi. Uning noyob fazilatlarini to'liq tushunish uchun titan dioksidining ajoyib tuzilishini chuqur o'rganish kerak. Ushbu blog postida biz titan dioksidining tuzilishini o'rganamiz va uning maxsus xususiyatlarining asosiy sabablarini yoritib beramiz.
1. Kristal tuzilishi:
Titan dioksidi kristall tuzilishga ega bo'lib, birinchi navbatda atomlarning noyob joylashuvi bilan belgilanadi. GarchiTiO2uchta kristalli fazaga ega (anataza, rutil va brukit), biz ikkita eng keng tarqalgan shaklga e'tibor qaratamiz: rutil va anataza.
A. Rutil tuzilishi:
Rutil faza o'zining tetragonal kristall tuzilishi bilan mashhur bo'lib, unda har bir titan atomi oltita kislorod atomi bilan o'ralgan bo'lib, buralgan oktaedr hosil qiladi. Ushbu tartib zich joylashgan kislorod tartibiga ega bo'lgan zich atom qatlamini hosil qiladi. Ushbu struktura rutilga ajoyib barqarorlik va chidamlilikni beradi, bu uni turli xil ilovalar, jumladan bo'yoq, keramika va hatto quyoshdan himoya qilish uchun mos qiladi.
B. Anataza tuzilishi:
Anataza bo'lsa, titan atomlari beshta kislorod atomi bilan bog'lanib, qirralarini birlashtiradigan oktaedrlarni hosil qiladi. Shuning uchun, bu tartibga solish rutil bilan solishtirganda birlik hajmiga kamroq atomlar bilan yanada ochiq tuzilishga olib keladi. Past zichlikka qaramay, anataza ajoyib fotokatalitik xususiyatlarni namoyish etadi, bu uni quyosh batareyalarida, havoni tozalash tizimlarida va o'z-o'zini tozalash qoplamalarida muhim tarkibiy qismga aylantiradi.
2. Energiya diapazoni oralig'i:
Energiya tarmoqli bo'shlig'i TiO2 ning yana bir muhim xususiyati bo'lib, uning o'ziga xos xususiyatlariga hissa qo'shadi. Bu bo'shliq materialning elektr o'tkazuvchanligini va yorug'lik yutilishiga sezgirligini aniqlaydi.
A. Rutil tasma tuzilishi:
Rutil TiO2nisbatan tor tarmoqli oralig'i taxminan 3,0 eV bo'lib, uni cheklangan elektr o'tkazgichga aylantiradi. Biroq, uning tarmoqli tuzilishi ultrabinafsha (UV) nurni o'zlashtirishi mumkin, bu uni quyosh kremi kabi UV himoya vositalarida ishlatish uchun ideal qiladi.
B. Anataza tasmasi tuzilishi:
Boshqa tomondan, anataza taxminan 3,2 eV kengroq diapazonni namoyish etadi. Bu xususiyat anataza TiO2 ning ajoyib fotokatalitik faolligini beradi. Yorug'lik ta'sirida valentlik zonasidagi elektronlar qo'zg'aladi va o'tkazuvchanlik zonasiga sakrab tushadi, bu esa turli oksidlanish va qaytarilish reaktsiyalarini keltirib chiqaradi. Bu xususiyatlar suvni tozalash va havo ifloslanishini yumshatish kabi ilovalar uchun eshikni ochadi.
3. Kamchiliklar va o'zgartirishlar:
TheTio2 tuzilishikamchiliklardan xoli emas. Ushbu nuqsonlar va modifikatsiyalar ularning fizik va kimyoviy xususiyatlariga sezilarli ta'sir qiladi.
A. Kislorod bo'sh joylari:
TiO2 panjarasidagi kislorod vakansiyalari ko'rinishidagi nuqsonlar juftlashtirilmagan elektronlar kontsentratsiyasini keltirib chiqaradi, bu esa katalitik faollikning oshishiga va rang markazlarining shakllanishiga olib keladi.
B. Yuzaki modifikatsiya:
Boshqa o'tish metall ionlari bilan doping yoki organik birikmalar bilan funktsionalizatsiya kabi boshqariladigan sirt modifikatsiyalari TiO2 ning ma'lum xususiyatlarini yanada oshirishi mumkin. Misol uchun, platina kabi metallar bilan doping uning katalitik ko'rsatkichlarini yaxshilashi mumkin, organik funktsional guruhlar esa materialning barqarorligi va fotoaktivligini oshirishi mumkin.
Yakunida:
Tio2 ning g'ayrioddiy tuzilishini tushunish uning ajoyib xususiyatlarini va keng qo'llanilishini tushunish uchun juda muhimdir. TiO2 ning har bir kristalli shakli tetragonal rutil strukturasidan ochiq, fotokatalitik faol anataza fazasigacha o'ziga xos xususiyatlarga ega. Materiallardagi energiya diapazoni bo'shliqlari va nuqsonlarini o'rganish orqali olimlar tozalash usullaridan tortib energiya yig'ishgacha bo'lgan ilovalar uchun ularning xususiyatlarini yanada optimallashtirishlari mumkin. Titan dioksidining sirlarini ochishda davom etar ekanmiz, uning sanoat inqilobidagi salohiyati istiqbolli bo'lib qolmoqda.
Xabar vaqti: 2023-yil 30-oktabr