Struchtúr cumhachtach dé -ocsaíd tíotáiniam (TiO2): a airíonna spéisiúla a nochtadh

Tabhair isteach:

I réimse na heolaíochta ábhar,dé -ocsaíd tíotáiniam(TiO2) tagtha chun cinn mar chomhdhúil iontach le raon leathan feidhmeanna. Tá airíonna ceimiceacha agus fisiciúla den scoth ag an gcomhdhúil seo, rud a chiallaíonn go bhfuil sé thar a bheith luachmhar i roinnt earnálacha tionsclaíocha. D'fhonn a cháilíochtaí uathúla a thuiscint go hiomlán, ní mór staidéar domhain a dhéanamh ar struchtúr iontach dé -ocsaíd tíotáiniam. Sa phost blag seo, déanfaimid iniúchadh ar struchtúr dé -ocsaíd tíotáiniam agus déanfaimid léargas ar na cúiseanna bunúsacha atá taobh thiar dá airíonna speisialta.

Struchtúr criostail: Struchtúr Crystal:

Tá struchtúr criostail ag dé -ocsaíd tíotáiniam, arna chinneadh go príomha ag a shocrú uathúil adamh. Ainneoin goTiO2Tá trí chéim chriostalach ann (Anatase, Rutile, agus Brookite), díreoimid ar an dá fhoirm is coitianta: rutile agus anatase.

A. Struchtúr rutile:

Tá an chéim rutile ar eolas mar gheall ar a struchtúr criostail tetragonal, ina bhfuil sé adamh ocsaigine timpeall ar gach adamh tíotáiniam, ag cruthú octahedron casta. Cruthaíonn an socrú seo ciseal adamhach dlúth le socrú ocsaigine dlúth. Tugann an struchtúr seo cobhsaíocht agus marthanacht eisceachtúil rutile, rud a chiallaíonn 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 cruthú octahedrons a roinneann imill. Dá bhrí sin, bíonn struchtúr níos oscailte mar thoradh ar an socrú seo le níos lú adamh in aghaidh an toirt aonaid i gcomparáid le rutile. In ainneoin a dhlúis íseal, taispeánann Anatase airíonna fótatalytic den scoth, rud a chiallaíonn go bhfuil sé ina chomhpháirt thábhachtach i gcealla gréine, i gcórais íonúcháin aeir agus i mbratuithe féin-glantacháin.

2. Bearna an bhanda fuinnimh:

Is tréith thábhachtach eile é an bhearna banna fuinnimh de TiO2 agus cuireann sé lena airíonna uathúla. Cinneann an bhearna seo seoltacht leictreach an ábhair agus a íogaireacht maidir le hionsú solais.

A. Struchtúr Banda Rutile:

Rutile TiO2Tá bearna bhanna sách cúng de thart ar 3.0 eV aige, rud a chiallaíonn gur seoltóir leictreach teoranta é. Mar sin féin, is féidir le struchtúr an bhanda solas ultraivialait (UV) a ionsú, rud a chiallaíonn go bhfuil sé oiriúnach le húsáid i gcosantóirí UV mar ghrianscéithe.

B. Struchtúr Banda Anatase:

Ar an láimh eile, taispeánann Anatase bearna bhanda níos leithne de thart ar 3.2 eV. Tugann an tréith seo gníomhaíocht photocatalytic den scoth Anatase TiO2. Nuair a bhíonn siad nochta do sholas, tá leictreoin sa bhanda valence ar bís agus léimfidh siad isteach sa bhanda seolta, rud a fhágann go dtarlaíonn imoibrithe éagsúla ocsaídiúcháin agus laghdaithe. Osclaíonn na hairíonna seo an doras le hiarratais ar nós íonú uisce agus maolú ar thruailliú aeir.

3. Lochtanna agus modhnuithe:

AnStruchtúr TiO2nach bhfuil lochtanna ann. Bíonn tionchar suntasach ag na lochtanna agus na modhnuithe seo ar a n -airíonna fisiceacha agus ceimiceacha.

A. Folúntais ocsaigine:

Tugann lochtanna i bhfoirm folúntais ocsaigine laistigh den laitíse TiO2 tiúchan de leictreoin neamhshaothraithe isteach, as a dtagann gníomhaíocht chatalaíoch mhéadaithe agus foirmiú na n -ionad datha.

B. modhnú dromchla:

Is féidir le modhnuithe dromchla rialaithe, amhail dópáil le hiain mhiotail trasdula eile nó feidhmiú le comhdhúile orgánacha, airíonna áirithe TiO2 a fheabhsú tuilleadh. Mar shampla, is féidir le dópáil le miotail ar nós platanam feabhas a chur ar a fheidhmíocht chatalaíoch, agus is féidir le grúpaí feidhmiúla orgánacha cobhsaíocht agus fóta -ghníomhaíocht an ábhair a fheabhsú.

Mar fhocal scoir:

Tá tuiscint ar struchtúr neamhghnách TiO2 ríthábhachtach chun a chuid airíonna suntasacha agus a raon leathan úsáidí a thuiscint. Tá airíonna uathúla ag gach foirm chriostalach de TiO2, ón struchtúr rutile tetragonal go dtí an chéim oscailte, ghníomhach fótatacach atá gníomhach. Trí iniúchadh a dhéanamh ar bhearnaí agus ar lochtanna bannaí fuinnimh laistigh d'ábhair, is féidir le heolaithe a n -airíonna a bharrfheabhsú tuilleadh le haghaidh feidhmchlár ó theicnící íonaithe go fómhar fuinnimh. De réir mar a leanaimid ar aghaidh ag nochtadh rúndiamhra dé -ocsaíd tíotáiniam, tá a phoitéinseal sa Réabhlóid Thionsclaíoch fós tuar dóchais inti.