소개하다:
재료 과학 분야에서이산화 티타늄(TIO2)는 광범위한 응용 분야를 갖는 매혹적인 화합물로 등장했다. 이 화합물은 우수한 화학적 및 물리적 특성을 가지므로 여러 산업 분야에서 매우 중요합니다. 독특한 특성을 완전히 이해하려면 이산화 티타늄의 매혹적인 구조를 깊이 연구해야합니다. 이 블로그 게시물에서, 우리는 이산화 티타늄의 구조를 탐색하고 특수 특성의 근본적인 이유를 밝힐 것입니다.
1. 결정 구조 :
이산화 티타늄은 주로 원자의 독특한 배열에 의해 결정되는 결정 구조를 가지고 있습니다. 하지만tio2세 가지 결정 단계 (아나 타제, rutile 및 Brookite)가 있으며, 우리는 가장 일반적인 두 가지 형태 인 Rutile과 anatase에 중점을 둘 것입니다.
A. Rutile 구조 :
Rutile상은 정각 결정 구조로 알려져 있으며, 여기서 각 티타늄 원자는 6 개의 산소 원자로 둘러싸여 꼬인 옥타 레드론을 형성합니다. 이 배열은 밀접한 포장 된 산소 배열을 갖는 조밀 한 원자 층을 형성한다. 이 구조는 Rutile의 탁월한 안정성과 내구성을 제공하므로 페인트, 도자기 및 선 스크린을 포함한 다양한 응용 분야에 적합합니다.
B. 아나 타제 구조 :
아나 타제의 경우, 티타늄 원자는 5 개의 산소 원자에 결합하여 가장자리를 공유하는 8 도구를 형성합니다. 따라서,이 배열은 Rutile에 비해 단위 부피당 원자가 적은 더 개방적인 구조를 초래한다. 밀도가 낮음에도 불구하고 아나 타제는 우수한 광촉매 특성을 나타내므로 태양 전지, 공기 정제 시스템 및 자체 청소 코팅에서 중요한 성분이됩니다.
2. 에너지 밴드 갭 :
에너지 밴드 갭은 TIO2의 또 다른 중요한 특성이며 고유 한 특성에 기여합니다. 이 갭은 재료의 전기 전도성과 광 흡수에 대한 감도를 결정합니다.
A. Rutile 밴드 구조 :
Rutile tio2대략 3.0 eV의 비교적 좁은 밴드 갭이있어 제한된 전기 도체가됩니다. 그러나 밴드 구조는 자외선 (UV) 광을 흡수하여 선 스크린과 같은 UV 보호제에 사용하기에 이상적입니다.
B. 아나타제 밴드 구조 :
반면에, 아나타제는 약 3.2 eV의 더 넓은 밴드 갭을 나타낸다. 이 특성은 아나제 TIO2에 우수한 광촉매 활성을 제공합니다. 빛에 노출되면, 원자가 밴드의 전자는 흥분되고 전도 밴드로 점프하여 다양한 산화 및 환원 반응이 발생합니다. 이러한 특성은 물 정제 및 대기 오염 완화와 같은 응용 분야의 문을 열어줍니다.
3. 결함 및 수정 :
그만큼tio2의 구조결함이 없습니다. 이러한 결함 및 변형은 물리적 및 화학적 특성에 크게 영향을 미칩니다.
A. 산소 공석 :
TIO2 격자 내의 산소 공석 형태의 결함은 짝을 이루지 않은 전자의 농도를 유발하여 촉매 활성의 증가 및 컬러 센터의 형성을 초래한다.
B. 표면 수정 :
다른 전이 금속 이온과의 도핑 또는 유기 화합물과의 기능화와 같은 제어 된 표면 변형은 TIO2의 특정 특성을 추가로 향상시킬 수있다. 예를 들어, 백금과 같은 금속으로 도핑하면 촉매 성능을 향상시킬 수 있지만 유기 기능 그룹은 재료의 안정성과 광활성을 향상시킬 수 있습니다.
결론적으로 :
TIO2의 특별한 구조를 이해하는 것은 놀라운 특성과 광범위한 사용을 이해하는 데 중요합니다. TiO2의 각 결정 형태는 정각 양속 구조에서 개방형 광촉매 활성 아나 타제 상에 이르기까지 독특한 특성을 갖는다. 재료 내에서 에너지 밴드 갭 및 결함을 탐색함으로써 과학자들은 정제 기술에서 에너지 수확에 이르기까지 다양한 응용 분야의 특성을 더욱 최적화 할 수 있습니다. 우리가 이산화 티타늄의 미스터리를 계속 풀면서 산업 혁명의 잠재력은 유망합니다.
시간 후 : 10 월 -30-2023