نانو دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم که با نام‌های اکسید تیتانیوم Iv یا تیتانیا شناخته می‌شود دارای فرمول شیمیایی TiO₂ است که زمانی که به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. نام‌های تیتانیوم سفید، رنگدانه سفید و CI77891 به خود می‌گیرد.

تمام خصوصیات دی اکسید تیتانیوم نیز در نانو دی اکسید تیتانیوم وجود دارد با این تفاوت که اندازه ذرات آن بسیار کوچک‌تر است و از این رو قابلیت و اثر کنندگی بیشتری دارد چرا که به واسطه کوچک بودن اندازه ذرات، سطح تماس بیشتر می‌شود و کارایی افزایش می‌یابد. زمانی که اندازه ذرات TiO₂ به مقیاس نانو کاهش می‌یابد فعالیت فتوکاتالیستی می‌تواند افزایش یابد چرا که مساحت سطح موثر افزایش می‌یابد.

دی اکسید تیتانیوم در سه فاز اصلی (سه فاز کریستالی) وجود دارد: روتایل، آناتاز و بروکیت.

از بین این سه فاز، فاز روتایل پایدارتر است و دو فاز دیگر یعنی آناتاز و بروکیت در اثر حرارت به روتایل تبدیل می‌شوند. از نظر فضایی، فازهای روتایل و آناتاز تتراگونال هستند و بروکیت اورتورومبیک است.

در شکل زیر (الف-ب-ج) فازهای ساختاری آناتاز، روتایل و بروکیت مشاهده می‌شوند. البته برای برخی کاربردها از قبیل فیلترکردن معمولی محلول، نیاز به فاز کریستال نیست. فاز کریستالی زمانی ضروری است که کاربرد خاصی چون فتوکاتالیستی یا نیمه‌رسانایی مد نظر باشد.

برای مثال فاز آناتاز برای رنگ‌های حساس نوری و کاتالیز نوری استفاده می‌شود و فاز روتایل بیشتر در دی الکتریک‌ها و حسگرهای اکسیژن دمای بالا به کار می‌رود.

ساختارهای بلوری الف) آناتاز، ب) روتایل و ج) بروکیت

از TiO₂ برای از بین بردن آلودگی‌های آلی چون پلی کلرو بی فنیل، تولوئن، سورفکتانت‌ها، حشره‌کش‌ها و ترکیبات فنلی، اسید‌های کربوکسیلی، سولفید‌های آروماتیک، هیدروکربن‌ها و رنگ‌های آلی استفاده می‌شود تخریب فتوکاتالیستی ₂ TiO مواد زیادی چون 4-کلرو 2-متیل فنل، الکل‌های گازی، فرمالدهید، 3-آمینو 2- دی کلرو پریدین، فنل، 4- کلرو فنل، 2 و5- دی کلرو فنل، 2و 4و 5 تری کلرو فنل، 1و3و5- تری هیدرو کسی بنزن، 2و3- هیدروکسی فتالین و متیلن بلو در شرایط تابش مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و ویژگی ممتاز این ماده تأیید شده‌است. که این مشوق بررسی روش‌های جدید برای ساخت منسوجات با ویژگی‌های خود تمیزشوندگی است. هر دو فاز آناتاز و روتایل دارای گاف انرژی هستند و فعالیت نوری دارند.

فاز آناتاز قابلیت جذب UV را دارد و از آن برای کرم ضد آفتاب استفاده می‌شود.

منظور از فعالیت نوری، تولید گروه‌های رادیکالی در سطح، تحت تابش نور خورشید است. با به کار‌بردن نانو ₂ TiOبر روی سلولز یا پنبه پدیده خود تمیزشوندگی گزارش شده‌ است .

همچنین از ₂ TiO جهت خود تمیز شوندگی سطحی استفاده شده و محصولات تجاری چون سرامیک‌های حمام و آشپزخانه، پارچه‌ها، فیلتر‌های هوای خانگی و پنجره‌های شیشه‌ای با این ویژگی تولید می‌شود

نانو TiO₂ با داشتن ویژگی‌های ممتاز، بیشتر از نیمه‌رساناهایی چون ZnO و Fe₂O₃ و CdS در تخریب فتوکاتالیستی با نیمه‌هادی‌ها در رفع آلاینده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. فاز کریستالی آناتاز با دارا بودن انرژی گاف ev 3.21، فعالیت فتوکاتالیستی مناسب‌تری نسبت به دیگر فازها دارد. در صنایع مربوط به تصفیه پساب و پوشش‌دادن زیر لایه‌های مختلف، پر کاربردتر است.