نانو دی اکسید تیتانیوم چیست؟
نانو دی اکسید تیتانیوم که با نام های اکسید تیتانیوم وتیتانیا شناخته می شود، یک ترکیب معدنی سفید روشن است که دارای خواص غیر سمی و غیر واکنشی است و قطری کمتر از 100 نانومتر دارد.
این ماده به عنوان یک رنگ روشن در طیف گسترده ای از محصولات رایج استفاده می شود و همچنین دارای تعدادی ویژگی کمتر شناخته شده است که آن را به یک عنصر بسیار مفید و مهم برای مبارزه با تغییرات آب و هوا و جلوگیری از سرطان پوست تبدیل می کند.
انواع نانو دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم TiO2 دارای دو شکل روتیل و آناتاز است که روتیل نسبت به آناتاز خاصیت جذب بالاتری دارد. روتیل و آناتاز هر دو در رنگدانه سفید رنگ، در کاغذ و سرامیک استفاده می شوند.
روتیل TiO2
روتیل TiO2 سنگ معدنی اولیه، ماهیت آمورف و پایدارترین شکل TiO2 نسبت به آناتاز و بروکیت است. در ساختار کریستالی آناتاز، موقعیت یون‌های اکسیژن بر روی سطح ذرات TiO2 آناتاز در معرض یک آرایش مثلثی است که امکان جذب قابل توجه مولکول‌های آلی را فراهم می‌کند.
آناتاز TiO2
آناتاز TiO2 یکی از سه شکل معدنی دی اکسید تیتانیوم است که دو شکل دیگر بروکیت و روتیل هستند. همیشه به صورت کریستال های کوچک، جدا شده و به شدت توسعه یافته یافت می شود و مانند روتیل، تغییر معمول تر دی اکسید تیتانیوم، در سیستم چهار ضلعی متبلور می شود.
شباهت بین TiO2 روتیل و TiO2 آناتاز
روتیل TiO2 و آناتاز TiO2 هر دو در رنگدانه سفید رنگ، کاغذ و سرامیک استفاده می شوند.
روتیل TiO2 و آناتاز TiO2 درخشندگی بیشتری به سنگ‌ها و مواد معدنی دیگر می‌دهند، زیرا ساختار آن ها به شکل ستاره است.
نانو ذرات (TiO2) به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند آبدوستی، فعالیت الکتروفتوکاتالیستی و فوتو کاتالیستی پیشرفته و ضد میکروبی به طور گسترده در فناوری های متعدد مورد استفاده قرار می گیرد.
تفاوت بین TiO2 روتیل و TiO2 آناتاز چیست؟
- ساختار داخلی کریستالی: ساختار کریستالی تیتانیوم دی اکسید روتیل TiO2 پایدارتر از گرید آتاناز
- نقطه ذوب و نقطه جوش: از آنجایی که دی اکسید تیتانیوم آناتاز TiO2 در دمای بالا به نوع روتیل تبدیل می شود، بنابراین نقطه ذوب دی اکسید تیتانیوم آناتاز و نقطه جوش در واقع وجود ندارد. دی اکسید تیتانیوم روتیل TiO2 دارای نقطه ذوب ℃ 1850، نقطه جوش روتیل دی اکسید تیتانیوم ℃ (300 ± 3200) است.
- ثابت دی الکتریک: با توجه به ثابت دی الکتریک بالای دی اکسید تیتانیوم TiO2، دارای خواص الکتریکی عالی است. در تعیین خواص فیزیکی دی اکسید تیتانیوم، جهت تبلور کریستال های دی اکسید تیتانیوم TiO2 در نظر گرفته می شود. ثابت دی الکتریک آناتاز دی اکسید تیتانیوم TiO2 نسبتا کم است، تنها 48
- رسانایی: دی اکسید تیتانیوم TiO2 دارای عملکرد نیمه هادی است، هدایت آن با افزایش دما و افزایش سریع افزایش می یابد، اما همچنین به هیپوکسی بسیار حساس است. خواص ثابت دی الکتریک و نیمه هادی دی اکسید تیتانیوم روتیل TiO2 برای صنعت الکترونیک بسیار مهم است و می توان از آن برای تولید قطعات الکترونیکی مانند خازن های سرامیکی استفاده کرد.
- سختی: با توجه به سختی Mohs از مقیاس سیستم، روتیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 برای 6 تا 6.5، دی اکسید تیتانیوم آناتاز TiO2 5.5 تا 6.0، بنابراین در انقراض فیبر شیمیایی به منظور جلوگیری از سایش و پارگی سوراخ از آناتاز استفاده میشود .
- روش های تولید: اگر چه روتیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 و دی اکسید تیتانیوم آناتاز فرآیند تولید اسید سولفوریک To2 اساسا مشابه است، اما پارامترهای خاص تفاوت زیادی وجود دارد. آناتاز دی اکسید تیتانیوم TiO2 بیشتر با استفاده از اسید سولفوریک تولید می شود، اما روتیل دی اکسید تیتانیوم Tio2 در حال حاضر اسید سولفوریک و دو کلر هستند.
- پوشش: آناتاز دی اکسید تیتانیوم TiO2 در ته نشینی پایه کلسینه شده، پس از خرد کردن ریموند فروش بسته بندی شکسته، و روتیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 به منظور بهبود بهتر پراکندگی، آب و هوا و سایر ویژگی های آن، پس از کلسینه کردن با استفاده از آلومینا یا زیرکونیوم برای عملیات سطح، به همین منظور نیز کمک می کند. بخشی از فرآوری ارگانیک وجود دارد.
- سفیدی و هواپذیری: علاوه بر این، دی اکسید تیتانیوم آنتاز TiO2 بهتر از سفیدی است، اما قدرت رنگ تنها 70٪ روتیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 است، در مقاومت آب و هوا برای پیوستن به قطعه آزمایشی تیتانیوم دی اکسید تیتانیوم درجه آناتاز تنها پس از یک سال پس از شروع ترک خوردگی است. یا لایه برداری زباله و افزودن دی اکسید تیتانیوم با درجه روتیل TiO2 پس از یک دهه، ظاهر آن تنها یک تغییر کوچک است. از آنجایی که روتیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 رنگ آمیزی و هواپذیری بهتری دارد، رنگ آمیزی پلاستیک با استفاده از روتیل تیتانیوم دی اکسید TiO2 نیز انجام می شود.
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نانو دی اکسید تیتانیوم
- ته رنگ آبی: اندازه ذرات کوچک و همگن است، که می تواند نور آبی را به طور موثرتری نسبت به اندازه ذرات بزرگ پراکنده کند، بنابراین، هدف عمومی درجه روتیل دارای ته رنگ آبی و محتوای سفیدی عالی است.
- مقاومت در برابر آب و هوا: هدف کلی درجه روتیل از کمال شبکه است و از درمان سطحی معدنی و آلی پیشرفته با زیرکونیوم و آلومینیوم استفاده می کند، در نتیجه مقاومت در برابر آب و هوای بالاتری را می توان تضمین کرد.
- پراکندگی عالی: عملیات سطحی ویژه معدنی و آلی ادغام کمتری بین ذرات TiO2 دارد که باعث می شود هدف عمومی درجه روتیل پراکندگی عالی در سیستم های کاربردی را نشان دهد.
- جذب کمتر روغن: جذب کم روغن باعث می شود دی اکسید تیتانیوم ترشوندگی خوبی داشته باشد و به راحتی در سیستم های کاربردی پراکنده شود، که برای هزینه مفید است.
کاربردها نانو دی اکسید تیتانیوم
- صنایع رنگ، چوب، نساجی و الیاف
- رنگ زدایی
- کاشی و سرامیک خود تمیز کننده
- سیمان و بتن
- غشاهای فیلتراسیون
- سلول های سوختی و سلول خورشیدی حساس به رنگ (DSSC)
- فلزات ، کاغذ، لاستیک و پلاستیک
- سطوح ضد مه و شیشه خود تمیزکننده
- بسته بندی مواد غذایی
- پزشکی و داروسازی
- صفحه نمایش تلویزیون و دیودهای ساطع کننده نور (LED)
- پوشش های مقاوم و محافظ در برابر اشعه ماورا بنفش
- سنسورها
- باتری های لیتیوم یونی
- لوازم آرایشی (ضد آفتاب)
- تصفیه آب خاک، خاکو هوا و تصفیه فاضلاب
- مسواک بدون خمیر دندان
- شناسایی مجرمان
- آینه های دی الکتریک
- تولید هیدروژن و اکسیژن
- به عنوان فوتوکاتالیست روی بسیاری از آلاینده های محیط زیست مؤثر بوده و علاوه بر حذف، آنها را به محصولات سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.
مزایا نانو دی اکسید تیتانیوم
- بسیار پایدار در محیط آبی
- غیر سمی
- ایمن از نظر زیست محیطی
- پایدار از نظر شیمیایی
نانو ذرات اکسید تیتانیوم آناتاز (TiO2)
نانو ذرات اکسید تیتانیوم روتایل (TiO2)