Biel tytanowa

https://pl.wikipedia.org/wiki/Tlenek_tytanu(IV)

Tlenek tytanu(IV) (ditlenek tytanu, E171), TiO

2 – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek tytanu na IV stopniu utlenienia.

Właściwości[edytuj]

Dwutlenek tytanu występuje naturalnie w trzech odmianach polimorficznych: jako minerały rutyl i anataz o strukturze tetragonalnej oraz rombowy brukit. Dwie ostatnie przechodzą w najtrwalszy rutyl powyżej temperatury 800–900 °C.

Dwutlenek tytanu jest najpowszechniejszym i najtrwalszym tlenkiem tytanu. Jest to biały proszek o temperaturze topnienia ok. 1830 °C i temperaturze wrzenia ok. 2500 °C. Ma właściwości amfoteryczne – reaguje ze stężonym kwasem siarkowym, a stapiany z wodorotlenkami, węglanami lub tlenkami innych metali przechodzi w tytaniany. Nie jest rozpuszczalny w wodzie.

W układzie tytan-tlen istnieje szereg niższych tlenków o ogólnym wzorze TinO2n–1 dla n = 4–10 (Fazy Magnèliego).

TiO2 charakteryzuje się:

• • pasmem walencyjnym utworzonym przez funkcje falowe 2p jonów tlenu;

  • przerwą energetyczną wynoszącą 3–3,2 eV;

  • pasmem przewodnictwa utworzonym przez funkcje falowe 3d tytanu;

  • wysokim współczynnikiem załamania światła w granicach 2,616–2,903 (wyższy niż dla diamentu);

  • niską absorpcją optyczną w zakresie widzialnym;

  • dobrą stabilnością chemiczną;

  • dużą odpornością chemiczną;

  • wysoką twardością wynoszącą około 6 w skali Mohsa;

  • wysoką przenikalność elektryczną (120 dla rutylu);

  • wysoką rezystancją.

Zastosowanie[edytuj]

W nowoczesnych technologiach znajduje on zastosowanie do wytwarzania:

• • fotoanod do fotorozkładu wody;

  • fotoanod do fotochemicznego rozkładu związków organicznych;

  • fotokatalizatorów do odzysku i usuwania metali ciężkich;

  • katalizatorów powodujących fotorozkład zanieczyszczeń środowiska (NOx);

  • tanich ogniw słonecznych;

  • katalizatorów heterogenicznych;

  • powłok szkieł samoczyszczących i zapobiegających parowaniu;

  • środków powodujących krystalizację szkła;

  • wnętrz światłowodów;

  • warstw do filtrów optycznych i interferencyjnych;

  • luster laserów;

  • membran separujących gazy;

  • filtrów antybakteryjnych;

  • filtrów do usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody;

  • sensorów kontrolujących stosunek paliwo/powietrze w silnikach samochodowych (sondy lambda);

  • sensorów wilgoci;

  • niskotemperaturowych sensorów tlenu;

  • wysokotemperaturowych sensorów pH;

  • warystorów;

  • kondensatorów.

Jest również stosowany w tradycyjny już sposób jako pigment (biel tytanowa) do produkcji papieru, żywności, tworzyw sztucznych, kosmetyków, farmaceutyków, porcelany, farb i emalii oraz jako stabilizator koloru szkliw.

W Unii Europejskiej jest dopuszczony do stosowania jako dodatek do żywności o numerze E171[7].

Charakterystyka fotochemiczna[edytuj]

Właściwości fotoelektrochemiczne TiO2 związane są z absorpcją promieniowania. Dwutlenek tytanu charakteryzuje się wysoką absorpcją w zakresie UV i dochodzącą do zaledwie kilku procent absorpcją promieniowania w zakresie widzialnym ViS. Aby zwiększyć zakres absorpcji światła w zakresie widzialnym, co ma zasadnicze znaczenie w ogniwach słonecznych oraz w fotorozkładzie wody, trwają nieustanne prace nad modyfikacją jego właściwości.