ໂຄງສ້າງທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ Titanium Dioxide (TiO2): ເປີດເຜີຍຄຸນສົມບັດທີ່ຫນ້າສົນໃຈ

ແນະນໍາ:

ໃນຂົງເຂດວັດສະດຸວິທະຍາສາດວັດສະດຸ,titanium dioxide(TIO2) ໄດ້ເກີດຂື້ນເປັນສ່ວນປະກອບທີ່ຫນ້າສົນໃຈດ້ວຍການນໍາໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ສານປະສົມນີ້ມີຄຸນສົມບັດທີ່ດີເລີດແລະມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ດີເລີດ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີຄຸນຄ່າໃນຫລາຍຂະແຫນງການອຸດສາຫະກໍາ. ເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າໃຈເຖິງຄຸນນະພາບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນ, ໂຄງສ້າງທີ່ຫນ້າສົນໃຈຂອງ Titanium dioxide ຕ້ອງໄດ້ຮັບການສຶກສາໃນຄວາມເລິກ. ໃນບົດຂຽນ blog ນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຫາໂຄງສ້າງຂອງ titanium dioxide ແລະສ່ອງແສງກ່ຽວກັບເຫດຜົນພື້ນຖານຂອງຄຸນສົມບັດພິເສດ.

1. ໂຄງສ້າງ Crystal:

Titanium Dioxide ມີໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນຕົ້ນຕໍແມ່ນການຈັດປະເພດຂອງປະລໍາມະນູທີ່ເປັນເອກະລັກສະເພາະ. ເຖິງແມ່ນວ່າtio2ມີສາມໄລຍະການໄປເຊຍກັນ (Anatase, Rutile, ແລະ Brookite), ພວກເຮົາຈະສຸມໃສ່ສອງຮູບແບບທົ່ວໄປທີ່ສຸດ: Rutile ແລະ Anatase.

A. ໂຄງສ້າງທີ່ມີຄວາມຜິດ:

ໄລຍະທີ່ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນທີ່ຮູ້ຈັກສໍາລັບໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນ tetragonal ຂອງມັນ, ໃນນັ້ນປະລໍາມະນູ Titanium ຖືກອ້ອມຮອບດ້ວຍຫົກອົກຊີເຈນ, ປະກອບເປັນ octahedron ບິດ. ການຈັດການນີ້ແມ່ນຊັ້ນປະຍຸກທີ່ຫນາແຫນ້ນດ້ວຍການຈັດການອົກຊີເຈນທີ່ໃກ້ຊິດ. ໂຄງສ້າງນີ້ໃຫ້ຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມທົນທານພິເສດທີ່ເຫມາະສົມ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີໂປແກຼມຫລາກຫລາຍຊະນິດ, ລວມທັງສີ, ເຄື່ອງເຈາະນ້ໍາ, ແລະແມ້ກະທັ້ງຄີມກັນແລະກັນແດດ, ແລະແມ່ນແຕ່ແວ່ນຕາກັນແດດ, ແລະແມ່ນແຕ່ແວ່ນຕາກັນແດດ, ແລະແມ້ກະທັ້ງສີສັນແລະກັນແດດ, ແລະແມ້ກະທັ້ງສີສັນ

B. ໂຄງສ້າງຂອງ Anatase:

ໃນກໍລະນີຂອງ Anatase, The Titanium Atoms ແມ່ນຜູກພັນກັບທະເລ oxygen, ປະກອບເປັນ octahedrons ທີ່ແບ່ງປັນແຄມ. ສະນັ້ນ, ການຈັດແຈງນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີໂຄງສ້າງທີ່ເປີດກວ້າງກວ່າເກົ່າທີ່ມີປະລໍາມະນູຫນ້ອຍກວ່າຕໍ່ຫນ່ວຍປະລິມານທີ່ທຽບກັບ rutile. ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຕ່ໍາ, ການວາງສະແດງທີ່ມີຄຸນລັກສະນະທີ່ດີເລີດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນສ່ວນປະກອບສໍາຄັນໃນຈຸລັງພະລັງງານ, ລະບົບທໍາຄວາມສະອາດອາກາດແລະການເຄືອບທໍາຄວາມສະອາດ.

2. ຊ່ອງຫວ່າງແຖບພະລັງງານ:

ຊ່ອງຫວ່າງແຖບພະລັງງານແມ່ນລັກສະນະສໍາຄັນອີກຢ່າງຫນຶ່ງຂອງ TiO2 ແລະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກສະເພາະ. ຊ່ອງຫວ່າງນີ້ກໍານົດການຜະລິດໄຟຟ້າຂອງວັດສະດຸແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງມັນຕໍ່ການດູດຊຶມເບົາ.

A. ໂຄງສ້າງຂອງວົງດົນຕີ Rutile:

tio2 rutileມີຊ່ອງຫວ່າງແຖບທີ່ຂ້ອນຂ້າງແຄບປະມານ 3.0 eV, ເຮັດໃຫ້ມັນມີຂະຫນາດໄຟຟ້າທີ່ມີຈໍານວນຈໍາກັດ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໂຄງສ້າງວົງຂອງມັນສາມາດດູດເອົາແສງສະຫວ່າງ (UV) ໄດ້.

B. ໂຄງສ້າງຂອງວົງດົນຕີ:

ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ສະແດງຊ່ອງຫວ່າງແຖບທີ່ກວ້າງຂວາງປະມານ 3.2 EV. ລັກສະນະນີ້ເຮັດໃຫ້ກິດຈະກໍາຖ່າຍຮູບຖ່າຍຮູບທີ່ດີເລີດ. ເມື່ອສໍາຜັດກັບແສງສະຫວ່າງ, ໄຟຟ້າໃນວົງດົນຕີ valence ແມ່ນຕື່ນເຕັ້ນແລະໂດດເຂົ້າໄປໃນວົງດົນຕີ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການຜຸພັງຕ່າງໆແລະຫຼຸດຜ່ອນປະຕິກິລິຍາເກີດຂື້ນ. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເປີດປະຕູໃຫ້ສະຫມັກເຊັ່ນ: ການຫຼຸດຜ່ອນນໍ້າແລະການຫຼຸດຜ່ອນມົນລະພິດທາງອາກາດ.

3. ຂໍ້ບົກຜ່ອງແລະການດັດແປງ:

ໄດ້ໂຄງສ້າງຂອງ tio2ບໍ່ແມ່ນບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້ແລະການດັດແປງເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນລັກສະນະທາງດ້ານຮ່າງກາຍແລະສານເຄມີຂອງພວກເຂົາ.

A. ວຽກງານອົກຊີເຈນ:

ຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນຮູບແບບຂອງອາການຫວ່າງງານອົກຊີເຈນພາຍໃນ TiO2 ທີ່ແນະນໍາຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຊາວເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ບໍ່ມີການປ່ຽນແປງ, ນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂື້ນຂອງສູນພັດທະນາແລະການສ້າງຕັ້ງສູນສີ.

B. ການດັດແກ້ດ້ານ Surface:

ການດັດແປງດ້ານດ້ານທີ່ຄວບຄຸມ, ເຊັ່ນ: doping ກັບ ions ຫຼືການເຮັດວຽກທີ່ມີປະໂຫຍດກັບທາດປະສົມອິນຊີ, ສາມາດຊ່ວຍເພີ່ມຄຸນສົມບັດບາງຢ່າງຂອງ TiO2. ຍົກຕົວຢ່າງ, doping ດ້ວຍໂລຫະເຊັ່ນ Platinum ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງມັນ, ໃນຂະນະທີ່ກຸ່ມທີ່ມີປະໂຫຍດດ້ານອິນຊີສາມາດຊ່ວຍເພີ່ມສະຖຽນລະພາບຂອງວັດສະດຸແລະການຖ່າຍຮູບ.

ໃນການສະຫລຸບ:

ເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງທີ່ພິເສດຂອງ TIO2 ແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນໃນການເຂົ້າໃຈຄຸນສົມບັດທີ່ຫນ້າສັງເກດແລະການນໍາໃຊ້ຄວາມກ້ວາງຂວາງ. ແຕ່ລະຮູບແບບຂອງ TiO2 ຂອງ TiO2 ມີຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກສະເພາະ, ຈາກໂຄງສ້າງທີ່ມີຄວາມວຸ້ນວາຍໃນ tetragonal ໃນໄລຍະທີ່ເປີດ, ໄລຍະທີ່ເປີດກວ້າງ. ໂດຍການຄົ້ນຫາຊ່ອງຫວ່າງຂອງແຖບແລະຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ານໃນວັດສະດຸ, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຄຸນສົມບັດຂອງພວກເຂົາໄດ້ເພີ່ມຂື້ນຈາກເຕັກນິກການບໍລິສຸດໃຫ້ແກ່ການເກັບກ່ຽວພະລັງງານ. ໃນຂະນະທີ່ພວກເຮົາສືບຕໍ່ແກ້ໄຂຄວາມລຶກລັບຂອງ Titanium Dioxide, ທ່າແຮງຂອງມັນໃນການປະຕິວັດອຸດສາຫະກໍາຍັງຄົງມີສັນຍາ.