Kupanga Kwamphamvu Kwa Titanium Dioxide (TiO2): Kuwulula Zosangalatsa Zake

Tsegulani:

M'munda wa sayansi ya zinthu,titaniyamu dioxide(TiO2) yatulukira ngati gulu lochititsa chidwi lomwe lili ndi ntchito zambiri. Pagululi lili ndi mankhwala abwino kwambiri komanso thupi, zomwe zimapangitsa kuti likhale lofunika kwambiri m'mafakitale angapo. Kuti timvetse bwino makhalidwe ake apadera, titanium dioxide iyenera kuwerengedwa mozama. Mu positi iyi, tiwona momwe titanium dioxide imapangidwira ndikuwunikira zifukwa zazikulu zomwe zimapangidwira.

1. Kapangidwe ka kristalo:

Titanium dioxide ili ndi mawonekedwe a kristalo, omwe amatsimikiziridwa makamaka ndi ma atomu ake apadera. NgakhaleTiO2ali ndi magawo atatu a crystalline (anatase, rutile, ndi brookite), tidzakambirana za mitundu iwiri yodziwika bwino: rutile ndi anatase.

A. Rutile Kapangidwe:

Gawo la rutile limadziwika ndi mawonekedwe ake a tetragonal crystal, momwe atomu iliyonse ya titaniyamu imazunguliridwa ndi maatomu asanu ndi limodzi a okosijeni, kupanga octahedron yopotoka. Kapangidwe kameneka kamapanga nsanjika wandiweyani wa atomiki wokhala ndi dongosolo lodzaza kwambiri la okosijeni. Kapangidwe kameneka kamapatsa rutile kukhazikika kwapadera komanso kukhazikika, ndikupangitsa kuti ikhale yoyenera ntchito zosiyanasiyana, kuphatikiza utoto, zoumba, ngakhale zoteteza ku dzuwa.

B. Kapangidwe ka Anatase:

Pankhani ya anatase, maatomu a titaniyamu amamangiriridwa ku maatomu asanu a okosijeni, kupanga ma octahedron omwe amagawana m'mphepete. Chifukwa chake, dongosololi limapangitsa kuti pakhale mawonekedwe otseguka kwambiri okhala ndi ma atomu ochepa pa voliyumu ya unit poyerekeza ndi rutile. Ngakhale kuti ndi yochepa kwambiri, anatase imasonyeza zinthu zabwino kwambiri za photocatalytic, zomwe zimapangitsa kuti zikhale zofunikira kwambiri m'maselo a dzuwa, machitidwe oyeretsa mpweya ndi zokutira zodziyeretsa.

2. Kusiyana kwa gulu lamphamvu:

Kusiyana kwa gulu lamphamvu ndi gawo lina lofunikira la TiO2 ndipo limathandizira kuzinthu zake zapadera. Mpata uwu umatsimikizira zakuthupi zamagetsi madutsidwe ndi tilinazo kuwala mayamwidwe.

A. Rutile bandi kapangidwe:

Rutile TiO2ili ndi kusiyana kocheperako kwa pafupifupi 3.0 eV, kupangitsa kuti ikhale yocheperako magetsi. Komabe, kamangidwe ka bandi kake kamatha kuyamwa kuwala kwa ultraviolet (UV), kupangitsa kuti ikhale yabwino kugwiritsa ntchito zoteteza ku UV monga zoteteza ku dzuwa.

B. Anatase bandi kapangidwe:

Komano, Anatase akuwonetsa kusiyana kwakukulu kwamagulu pafupifupi 3.2 eV. Makhalidwe amenewa amapereka anatase TiO2 kwambiri photocatalytic ntchito. Akayatsidwa ndi kuwala, ma elekitironi omwe ali mu gulu la valence amasangalala ndikudumphira mu bandi yoyendetsa, zomwe zimapangitsa kuti makutidwe ndi okosijeni komanso kuchepetsa kuchitike. Zinthuzi zimatsegula chitseko cha ntchito monga kuyeretsa madzi komanso kuchepetsa kuwononga mpweya.

3. Zowonongeka ndi Zosintha:

Thekapangidwe ka Tio2ilibe zolakwika. Izi zolakwika ndi zosinthidwa zimakhudza kwambiri thupi lawo ndi mankhwala.

A. Ntchito za oxygen:

Zowonongeka m'mawonekedwe a mpweya wa okosijeni mkati mwa latisi ya TiO2 zimadzetsa kuchuluka kwa ma elekitironi osaphatikizidwa, zomwe zimapangitsa kuti ntchito yowonjezereka ipangidwe komanso mapangidwe amitundu.

B. Kusintha kwa Pamwamba:

Kusintha kwapamwamba koyendetsedwa, monga doping ndi ayoni ena osinthika achitsulo kapena magwiridwe antchito ndi ma organic compounds, kumatha kupititsa patsogolo zinthu zina za TiO2. Mwachitsanzo, kugwiritsa ntchito mankhwala osokoneza bongo ndi zitsulo monga platinamu kungapangitse kuti ntchito yake ikhale yothandiza, pamene magulu ogwiritsira ntchito organic amatha kupititsa patsogolo kukhazikika kwa zinthuzo komanso kujambula zithunzi.

Pomaliza:

Kumvetsetsa kapangidwe kake ka Tio2 ndikofunikira kwambiri kuti timvetsetse mawonekedwe ake odabwitsa komanso machitidwe osiyanasiyana. Mtundu uliwonse wa crystalline wa TiO2 uli ndi katundu wapadera, kuchokera pamtundu wa tetragonal rutile kupita kumalo otseguka, a photocatalytically active anatase phase. Poyang'ana mipata yamagulu amagetsi ndi zolakwika mkati mwa zida, asayansi amatha kukulitsa zomwe ali nazo pakugwiritsa ntchito kuyambira njira zoyeretsera mpaka kukolola mphamvu. Pamene tikupitiriza kuvumbula zinsinsi za titanium dioxide, mphamvu yake mu kusintha kwa mafakitale imakhalabe yodalirika.