ໂຄງສ້າງທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ Titanium Dioxide (TiO2): ເປີດເຜີຍຄຸນສົມບັດທີ່ຫນ້າປະຫລາດໃຈຂອງມັນ.

ແນະນຳ:

ໃນຂົງເຂດວິທະຍາສາດວັດສະດຸ,titanium dioxide(TiO2) ໄດ້ອອກມາເປັນສານປະສົມທີ່ໜ້າຈັບໃຈທີ່ມີການນຳໃຊ້ຫຼາກຫຼາຍ. ສານປະສົມນີ້ມີຄຸນສົມບັດທາງເຄມີແລະທາງກາຍະພາບທີ່ດີເລີດ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີຄ່າໃນຂະແຫນງອຸດສາຫະກໍາຈໍານວນຫນຶ່ງ. ເພື່ອເຂົ້າໃຈຢ່າງສົມບູນກ່ຽວກັບຄຸນລັກສະນະທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນ, ໂຄງສ້າງທີ່ ໜ້າ ສົນໃຈຂອງ titanium dioxide ຕ້ອງໄດ້ຮັບການສຶກສາຢ່າງເລິກເຊິ່ງ. ໃນບົດຂຽນ blog ນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຫາໂຄງສ້າງຂອງ titanium dioxide ແລະສ່ອງແສງກ່ຽວກັບເຫດຜົນພື້ນຖານທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫລັງຄຸນສົມບັດພິເສດຂອງມັນ.

1. ໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນ:

Titanium dioxide ມີໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນ, ກໍານົດຕົ້ນຕໍໂດຍການຈັດລຽງເປັນເອກະລັກຂອງປະລໍາມະນູ. ເຖິງແມ່ນວ່າTiO2ມີສາມໄລຍະ crystalline (anatase, rutile, ແລະ brookite), ພວກເຮົາຈະສຸມໃສ່ສອງຮູບແບບທົ່ວໄປທີ່ສຸດ: rutile ແລະ anatase.

A. ໂຄງສ້າງ Rutile:

ໄລຍະ rutile ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກສໍາລັບໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນ tetragonal, ເຊິ່ງແຕ່ລະປະລໍາມະນູ titanium ຖືກອ້ອມຮອບດ້ວຍຫົກອະຕອມອົກຊີເຈນ, ປະກອບເປັນ octahedron ບິດ. ການຈັດລຽງນີ້ປະກອບເປັນຊັ້ນປະລໍາມະນູທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນທີ່ມີການຈັດການອົກຊີເຈນທີ່ໃກ້ຊິດ. ໂຄງສ້າງນີ້ເຮັດໃຫ້ rutile ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມທົນທານພິເສດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທີ່ຫລາກຫລາຍ, ລວມທັງສີ, ceramics, ແລະແມ້ກະທັ້ງ sunscreen.

B. ໂຄງສ້າງ Anatase:

ໃນກໍລະນີຂອງ anatase, ປະລໍາມະນູ titanium ຖືກຜູກມັດກັບຫ້າປະລໍາມະນູອົກຊີເຈນ, ປະກອບເປັນ octahedrons ທີ່ແບ່ງປັນແຄມ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຈັດລຽງນີ້ເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງທີ່ເປີດກວ້າງຫຼາຍຂຶ້ນໂດຍມີປະລໍາມະນູຫນ້ອຍລົງຕໍ່ປະລິມານຂອງຫນ່ວຍງານເມື່ອທຽບກັບ rutile. ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຕ່ໍາ, anatase ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດ photocatalytic ທີ່ດີເລີດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນໃນຈຸລັງແສງຕາເວັນ, ລະບົບການເຮັດຄວາມສະອາດອາກາດແລະການເຄືອບທໍາຄວາມສະອາດຕົນເອງ.

2. ຊ່ອງຫວ່າງແຖບພະລັງງານ:

ຊ່ອງຫວ່າງແຖບພະລັງງານແມ່ນລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງຂອງ TiO2 ແລະປະກອບສ່ວນກັບຄຸນສົມບັດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນ. ຊ່ອງຫວ່າງນີ້ກໍານົດການນໍາໄຟຟ້າຂອງວັດສະດຸແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງມັນຕໍ່ການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງ.

A. ໂຄງສ້າງແຖບ Rutile:

Rutile TiO2ມີຊ່ອງຫວ່າງແຖບຂ້ອນຂ້າງແຄບປະມານ 3.0 eV, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຕົວນໍາໄຟຟ້າຈໍາກັດ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໂຄງສ້າງແຖບຂອງມັນສາມາດດູດເອົາແສງ ultraviolet (UV) ໄດ້, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນການປົກປ້ອງ UV ເຊັ່ນ: sunscreen.

B. ໂຄງສ້າງແຖບ Anatase:

ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, Anatase ສະແດງຊ່ອງຫວ່າງແຖບກວ້າງກວ່າປະມານ 3.2 eV. ລັກສະນະນີ້ເຮັດໃຫ້ anatase TiO2 ກິດຈະກໍາ photocatalytic ທີ່ດີເລີດ. ເມື່ອຖືກແສງ, ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນແຖບ valence ມີຄວາມຕື່ນເຕັ້ນແລະກະໂດດເຂົ້າໄປໃນແຖບ conduction, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາການຜຸພັງແລະການຫຼຸດຜ່ອນຕ່າງໆ. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເປີດປະຕູໃຫ້ກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ່າງໆເຊັ່ນການເຮັດຄວາມສະອາດນ້ໍາແລະການຫຼຸດຜ່ອນມົນລະພິດທາງອາກາດ.

3. ຂໍ້ບົກພ່ອງ ແລະ ການດັດແກ້:

ໄດ້ໂຄງສ້າງຂອງ Tio2ບໍ່ແມ່ນບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ. ຂໍ້ບົກພ່ອງແລະການດັດແປງເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບແລະເຄມີຂອງມັນ.

A. ຕຳແໜ່ງຫວ່າງຂອງອົກຊີ:

ຂໍ້ບົກພ່ອງໃນຮູບແບບຂອງອົກຊີເຈນທີ່ຫວ່າງຢູ່ພາຍໃນ TiO2 lattice ແນະນໍາຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງອິເລັກຕອນທີ່ບໍ່ໄດ້ຈັບຄູ່, ເຮັດໃຫ້ກິດຈະກໍາ catalytic ເພີ່ມຂຶ້ນແລະການສ້າງຕັ້ງຂອງສູນສີ.

B. ການ​ດັດ​ແກ້​ຫນ້າ​ດິນ​:

ການດັດແປງພື້ນຜິວທີ່ຄວບຄຸມ, ເຊັ່ນ: ການຢອດຢາກັບ ions ໂລຫະການປ່ຽນແປງອື່ນໆຫຼືການທໍາງານດ້ວຍທາດປະສົມອິນຊີ, ສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຄຸນສົມບັດບາງຢ່າງຂອງ TiO2. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, doping ກັບໂລຫະເຊັ່ນ platinum ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບ catalytic ຂອງຕົນ, ໃນຂະນະທີ່ກຸ່ມທີ່ທໍາງານຂອງອິນຊີສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວັດສະດຸແລະ photoactivity.

ສະຫຼຸບ:

ຄວາມເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງພິເສດຂອງ Tio2 ແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການເຂົ້າໃຈຄຸນສົມບັດທີ່ໂດດເດັ່ນແລະການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ແຕ່ລະຮູບແບບ crystalline ຂອງ TiO2 ມີຄຸນສົມບັດເປັນເອກະລັກ, ຈາກໂຄງສ້າງ rutile tetragonal ກັບໄລຍະເປີດ, photocatalytically active anatase. ໂດຍການສໍາຫຼວດຊ່ອງຫວ່າງແຖບພະລັງງານແລະຂໍ້ບົກພ່ອງພາຍໃນວັດສະດຸ, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດປັບປຸງຄຸນສົມບັດຂອງພວກເຂົາຕື່ມອີກສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ່າງໆຕັ້ງແຕ່ເຕັກນິກການຊໍາລະລ້າງໄປສູ່ການຂຸດຄົ້ນພະລັງງານ. ໃນຂະນະທີ່ພວກເຮົາສືບຕໍ່ແກ້ໄຂຄວາມລຶກລັບຂອງ titanium dioxide, ທ່າແຮງຂອງມັນໃນການປະຕິວັດອຸດສາຫະກໍາຍັງຄົງມີແນວໂນ້ມ.