دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم ماده ای سفید رنگ، بی بو و نامحلول است که به طور طبیعی به اشکال مختلف معدنی مانند روتیل و آناتاز وجود دارد. به طور گسترده ای به عنوان رنگدانه برای محصولات مختلف مانند رنگ، پلاستیک، لوازم آرایشی و مواد غذایی استفاده می شود. همچنین کاربردهایی در نانوتکنولوژی و فوتوکاتالیز دارد. دی اکسید تیتانیوم دارای فرمول شیمیایی TiO2 و وزن مولکولی 79.866 گرم بر مول است.
انواع دی اکسید تیتانیوم
دو نوع اصلی دی اکسید تیتانیوم وجود دارد: روتیل و آناتاز. روتیل رایج ترین و پایدارترین شکل دی اکسید تیتانیوم است و ساختار بلوری چهارضلعی دارد. ضریب شکست بالاتر، تراکم بالاتر و سختی بالاتری نسبت به آناتاز دارد. روتیل در برابر هوا و اشعه ماوراء بنفش مقاوم تر است و برای کاربردهای خارج از منزل ترجیح داده می شود. آناتاز شکل کمتر متداول و ناپایدار دی اکسید تیتانیوم است و به عنوان فوتوکاتالیست فعال تر است و برای کاربردهای داخلی ترجیح داده می شود.
همچنین درجات مختلفی از دی اکسید تیتانیوم بر اساس اندازه ذرات و کاربردهای مربوطه وجود دارد. به طور کلی، دو درجه TiO2 وجود دارد: درجه رنگدانه و درجه نانو. درجه رنگدانه TiO2 دارای اندازه متوسط ذرات 0.2-0.4 میکرومتر است و برای ارائه رنگ، کدورت و روشنایی به محصولات مختلف استفاده می شود. نانو گرید TiO2 دارای اندازه متوسط ذرات کمتر از 100 نانومتر است و برای افزایش خواص مواد مانند محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش، فعالیت ضد باکتریایی و توانایی خود تمیز شوندگی استفاده می شود.
برخی از نمونه‌های دی اکسید تیتانیوم R878، R900، R 996، R5588، R838، R868، R298، R405، R105، R219، R5566 و غیره هستند.
کاربردهای دی اکسید تیتانیوم
رنگدانه: دی اکسید تیتانیوم به دلیل ضریب شکست بالا، روشنایی، کدورت و پایداری، پرمصرف ترین رنگدانه سفید در جهان است. برای رنگ آمیزی و بهبود ظاهر محصولات مختلف مانند رنگ، پلاستیک، کاغذ، جوهر، لوازم آرایشی، مواد غذایی و دارویی استفاده می شود. رنگدانه دی اکسید تیتانیوم را می توان در بسیاری از اقلام روزمره مانند خمیر دندان، کرم ضد آفتاب، آب نبات و رنگ یافت.
فوتوکاتالیست: دی اکسید تیتانیوم نیز یک ماده نیمه رسانا است که می تواند در مواجهه با نور جفت الکترون-حفره ایجاد کند. این حامل های بار می توانند واکنش های شیمیایی مختلفی مانند اکسیداسیون و احیا را بر روی سطح دی اکسید تیتانیوم آغاز کنند. این ویژگی، دی اکسید تیتانیوم را به یک فوتوکاتالیست قدرتمند تبدیل می‌کند که می‌تواند آلاینده‌های آلی را تجزیه کند، باکتری‌ها را بکشد و هیدروژن را از آب تولید کند. فوتوکاتالیست دی اکسید تیتانیوم را می توان برای اصلاح محیط زیست، تصفیه آب، تصفیه هوا، سطوح خود تمیز شونده و تبدیل انرژی خورشیدی استفاده کرد.
نانومواد: دی اکسید تیتانیوم همچنین می‌تواند نانوساختارهایی با اشکال و اندازه‌های مختلف مانند نانوذرات، نانولوله‌ها، نانوسیم‌ها، نانوصفحات و نانومیله‌ها تشکیل دهد. این نانوساختارها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربفردی هستند که با مواد حجیم متفاوت است. به عنوان مثال، آنها دارای سطح بالاتر، واکنش پذیری بالاتر، بازده کوانتومی بالاتر و شکاف باند قابل تنظیم هستند. این ویژگی‌ها نانومواد دی‌اکسید تیتانیوم را برای کاربردهای مختلف در فناوری نانو، مانند حسگرها، حسگرهای زیستی، دارورسانی، فوتوکاتالیز، باتری‌های لیتیوم یون، ابرخازن‌ها، سلول‌های خورشیدی و تصویربرداری پزشکی جذاب می‌کند.
اینها برخی از کاربردهای عمده دی اکسید تیتانیوم هستند که اهمیت و پتانسیل آن را در علم و فناوری نشان می دهند. دی اکسید تیتانیوم ماده ای جذاب است که دهه ها مورد مطالعه قرار گرفته است و هنوز هم امکانات جدیدی برای نوآوری و کشف ارائه می دهد.
