Tabhair isteach:
I réimse na heolaíochta ábhar,dé-ocsaíde tíotáiniam(TiO2) tagtha chun cinn mar chomhdhúil iontach le raon leathan iarratas. Tá airíonna ceimiceacha agus fisiceacha den scoth ag an gcomhdhúil seo, rud a fhágann go bhfuil sé fíorluachmhar i roinnt earnálacha tionsclaíocha. D'fhonn a cháilíochtaí uathúla a thuiscint go hiomlán, ní mór staidéar a dhéanamh go domhain ar struchtúr suimiúil dé-ocsaíde tíotáiniam. Sa bhlagphost seo, déanfaimid iniúchadh ar struchtúr dé-ocsaíde tíotáiniam agus cuirfimid solas ar na cúiseanna bunúsacha taobh thiar dá hairíonna speisialta.
1. Struchtúr criostail:
Tá struchtúr criostail ag dé-ocsaíd tíotáiniam, arna chinneadh go príomha ag a socrú uathúil adamh. Cé goTiO2tá trí chéim criostalach (anatase, rutile, agus brookite), díreoimid ar an dá fhoirm is coitianta: rutile agus anatase.
A. Struchtúr Rutile:
Tá an chéim rutile aitheanta mar gheall ar a struchtúr criostail tetragonal, ina bhfuil gach adamh tíotáiniam timpeallaithe ag sé adamh ocsaigine, a fhoirmíonn octahedron casta. Cruthaíonn an socrú seo ciseal dlúth adamhach le socrú ocsaigine dlúthphacáistithe. Tugann an struchtúr seo cobhsaíocht agus marthanacht eisceachtúil rutile, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach d'iarratais éagsúla, lena n-áirítear péint, criadóireacht, agus fiú grianscéithe.
B. Struchtúr anatase:
I gcás anatase, tá na hadaimh tíotáiniam nasctha le cúig adamh ocsaigine, ag foirmiú octahedrons a roinneann imill. Mar sin, tá struchtúr níos oscailte mar thoradh ar an socrú seo le níos lú adamh in aghaidh an aonaid toirte i gcomparáid le rutile. In ainneoin a dhlús íseal, taispeánann anatase airíonna fótacatalytic den scoth, rud a fhágann go bhfuil sé ina chomhpháirt thábhachtach i gcealla gréine, córais íonú aeir agus bratuithe féinghlanta.
2. Bearna banna fuinnimh:
Is tréith thábhachtach eile de TiO2 é an bhearna banna fuinnimh agus cuireann sé lena n-airíonna uathúla. Cinneann an bhearna seo seoltacht leictreach an ábhair agus a íogaireacht d'ionsú solais.
A. Struchtúr banna Rutile:
Rutile TiO2tá bearna banna sách cúng de thart ar 3.0 eV, rud a fhágann gur seoltóir leictreach teoranta é. Mar sin féin, féadann a struchtúr banna solas ultraivialait (UV) a ionsú, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach le húsáid i gcosantóirí UV cosúil le grianscéithe.
B. Struchtúr banna Anatase:
Ar an láimh eile, taispeánann Anatase bearna banna níos leithne de thart ar 3.2 eV. Tugann an tréith seo gníomhaíocht fótacatalytic den scoth anatase TiO2. Nuair a bhíonn siad faoi lé solais, sceitear na leictreoin sa bhanna valence agus léimeann siad isteach sa bhanna seolta, rud a fhágann go dtarlaíonn imoibrithe ocsaídiúcháin agus laghdaithe éagsúla. Osclaíonn na hairíonna seo an doras d'iarratais ar nós íonú uisce agus maolú ar thruailliú aeir.
3. Lochtanna agus Modhnuithe:
Tá anstruchtúr Tio2nach bhfuil gan lochtanna. Cuireann na lochtanna agus na modhnuithe seo isteach go mór ar a n-airíonna fisiceacha agus ceimiceacha.
A. Folúntais ocsaigine:
Tugann lochtanna i bhfoirm folúntais ocsaigine laistigh den laitíse TiO2 isteach tiúchan de leictreoin neamhphéireáilte, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar ghníomhaíocht catalaíoch agus foirmiú ionaid datha.
B. Modhnú dromchla:
Is féidir le modhnuithe dromchla rialaithe, amhail dópáil le hiain thrasmhiotail eile nó feidhmiú le comhdhúile orgánacha, airíonna áirithe TiO2 a fheabhsú tuilleadh. Mar shampla, is féidir le dópáil le miotail ar nós platanam a fheidhmíocht chatalaíoch a fheabhsú, agus is féidir le grúpaí feidhmiúla orgánacha cobhsaíocht agus fótaghníomhaíocht an ábhair a fheabhsú.
Mar fhocal scoir:
Tá tuiscint ar struchtúr urghnách Tio2 ríthábhachtach chun tuiscint a fháil ar a airíonna suntasacha agus ar a raon leathan úsáidí. Tá airíonna uathúla ag gach foirm criostalach de TiO2, ón struchtúr tetragonal rutile go dtí an chéim oscailte, fótacatalytach gníomhach anatase. Trí iniúchadh a dhéanamh ar bhearnaí banda fuinnimh agus ar lochtanna laistigh d’ábhair, is féidir le heolaithe a n-airíonna a bharrfheabhsú tuilleadh le haghaidh feidhmeanna ó theicnící íonúcháin go fómhar fuinnimh. Agus muid ag leanúint ar aghaidh ag réiteach rúndiamhra dé-ocsaíde tíotáiniam, tá a acmhainneacht sa réabhlóid thionsclaíoch fós tuar dóchais inti.
Am postála: Oct-30-2023