Cyflwyno:
Ym maes gwyddoniaeth deunyddiau,Titaniwm Deuocsid(TiO2) wedi dod i'r amlwg fel cyfansoddyn hynod ddiddorol gydag ystod eang o gymwysiadau. Mae gan y cyfansoddyn hwn briodweddau cemegol a ffisegol rhagorol, sy'n golygu ei fod yn amhrisiadwy mewn sawl sector diwydiannol. Er mwyn deall ei rinweddau unigryw yn llawn, rhaid astudio strwythur hynod ddiddorol Titaniwm Deuocsid yn fanwl. Yn y blogbost hwn, byddwn yn archwilio strwythur titaniwm deuocsid ac yn taflu goleuni ar y rhesymau sylfaenol y tu ôl i'w briodweddau arbennig.
1. Strwythur grisial:
Mae gan titaniwm deuocsid strwythur grisial, wedi'i bennu'n bennaf gan ei drefniant unigryw o atomau. ErTiO2Mae ganddo dri cham crisialog (anatase, rutile, a brookite), byddwn yn canolbwyntio ar y ddwy ffurf fwyaf cyffredin: rutile ac anatase.
A. Strwythur rutile:
Mae'r cyfnod rutile yn adnabyddus am ei strwythur grisial tetragonal, lle mae pob atom titaniwm wedi'i amgylchynu gan chwe atom ocsigen, gan ffurfio octahedron troellog. Mae'r trefniant hwn yn ffurfio haen atomig drwchus gyda threfniant ocsigen pecyn agos. Mae'r strwythur hwn yn rhoi sefydlogrwydd a gwydnwch eithriadol rutile, gan ei wneud yn addas ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys paent, cerameg, a hyd yn oed eli haul.
B. Strwythur anatase:
Yn achos anatase, mae'r atomau titaniwm yn cael eu bondio â phum atom ocsigen, gan ffurfio octahedronau sy'n rhannu ymylon. Felly, mae'r trefniant hwn yn arwain at strwythur mwy agored gyda llai o atomau fesul cyfaint uned o'i gymharu â rutile. Er gwaethaf ei ddwysedd isel, mae anatase yn arddangos priodweddau ffotocatalytig rhagorol, gan ei wneud yn elfen bwysig mewn celloedd solar, systemau puro aer a haenau hunan-lanhau.
2. Bwlch Band Ynni:
Mae'r bwlch band ynni yn nodwedd bwysig arall o TiO2 ac mae'n cyfrannu at ei briodweddau unigryw. Mae'r bwlch hwn yn pennu dargludedd trydanol y deunydd a'i sensitifrwydd i amsugno ysgafn.
A. Strwythur band rutile:
Rutile tiO2Mae ganddo fwlch band cymharol gul o oddeutu 3.0 eV, sy'n golygu ei fod yn ddargludydd trydanol cyfyngedig. Fodd bynnag, gall strwythur ei fand amsugno golau uwchfioled (UV), gan ei wneud yn ddelfrydol i'w ddefnyddio mewn amddiffynwyr UV fel eli haul.
B. Strwythur band anatase:
Mae Anatase, ar y llaw arall, yn arddangos bwlch band ehangach o oddeutu 3.2 eV. Mae'r nodwedd hon yn rhoi gweithgaredd ffotocatalytig rhagorol anatase TiO2. Pan fyddant yn agored i olau, mae electronau yn y band falens yn gyffrous ac yn neidio i'r band dargludiad, gan achosi i amryw o ocsideiddio a lleihau adweithiau ddigwydd. Mae'r eiddo hyn yn agor y drws i gymwysiadau fel puro dŵr a lliniaru llygredd aer.
3. Diffygion ac addasiadau:
YStrwythur TiO2ddim heb ddiffygion. Mae'r diffygion a'r addasiadau hyn yn effeithio'n sylweddol ar eu priodweddau ffisegol a chemegol.
A. Swyddi gwag ocsigen:
Mae diffygion ar ffurf swyddi gwag ocsigen yn y dellt TiO2 yn cyflwyno crynodiad o electronau heb bâr, gan arwain at fwy o weithgaredd catalytig a ffurfio canolfannau lliw.
B. Addasiad Arwyneb:
Gall addasiadau arwyneb rheoledig, megis dopio ag ïonau metel pontio eraill neu swyddogaetholi gyda chyfansoddion organig, wella priodweddau penodol TiO2 ymhellach. Er enghraifft, gall dopio â metelau fel platinwm wella ei berfformiad catalytig, tra gall grwpiau swyddogaethol organig wella sefydlogrwydd a ffotactifedd y deunydd.
I gloi:
Mae deall strwythur rhyfeddol TiO2 yn hanfodol er mwyn deall ei briodweddau rhyfeddol a'i ystod eang o ddefnyddiau. Mae gan bob ffurf grisialog o TiO2 briodweddau unigryw, o'r strwythur rutile tetragonal i'r cyfnod anatase agored, ffotocatalytig weithredol. Trwy archwilio bylchau a diffygion band ynni o fewn deunyddiau, gall gwyddonwyr wneud y gorau o'u heiddo ymhellach ar gyfer cymwysiadau sy'n amrywio o dechnegau puro i gynaeafu ynni. Wrth i ni barhau i ddatrys dirgelion titaniwm deuocsid, mae ei botensial yn y Chwyldro Diwydiannol yn parhau i fod yn addawol.
Amser Post: Hydref-30-2023