Mis on must titaan? Mustast titaanist roostevabast terasest pildid
Must titaan on anorgaaniline komposiitpigment, millel on kõrge mustus ja hea füüsikaline ja keemiline stabiilsus. Tavaliselt saadakse see titaandioksiidi redutseerimisel ja sellel on naatriumkloriidi kuupkristallide ja rutiiltetragonaalsete kristallide segatud pulber. Mustal titaanil on kõrge kuumakindlus, happe- ja leelisekindlus, kõrge peitevõime ja hea hajutatavus ning see on keskkonnasõbralik ja mittetoksiline materjal.
I. Must titaan ei ole titaanisulam
Must titaan on roostevabast terasest materjal. See kasutab spetsiaalset pinnatöötlusprotsessi, näiteks galvaniseerimist või vesikatmist, et muuta roostevabast terasest pind mustaks. See töötlemismeetod mitte ainult ei suurenda roostevaba terase dekoratiivset mõju, vaid parandab ka selle korrosioonikindlust, kulumiskindlust ja vastupidavust ultraviolettkiirgusele.
Mustast titaanist roostevabast terasest plaadi materjal sisaldab tavaliselt erinevat tüüpi roostevaba terast, näiteks 201, 304, 316 jne, paksusega 0,28–5 mm. Füüsikaliste omaduste poolest on musta titaanist roostevaba terase tihedus umbes 7,92 g/cm³, elastsusmoodul 200 GPa, tõmbetugevus 520 MPa, pikenemine 40% ja kõvadus 207HBW. Keemilise koostise poolest sisaldab see teatud osa selliseid elemente nagu süsinik, räni, mangaan, fosfor, väävel, kroom, nikkel ja molübdeen.
Musta titaanist roostevaba terase tüübid hõlmavad musta titaanist harjatud, musta titaanist jäätunud ja musta titaanist peeglit jne. Nende tüüpide puhul võib töötlemise ajal kasutada erinevaid pinnatöötlusprotsesse, näiteks peegli poleerimist, harjatud liivapritsi või söövitamist. Nende hulgas on must titaanist peegli roostevabast terasest plaat valmistatud tavalise roostevabast terasest plaadi lihvimise ja poleerimisega ning seejärel titaaniga, et moodustada selle pinnale korrosioonikindel must titaankiht.
Musta titaanist roostevaba terase tootmisprotsess hõlmab peamiselt galvaniseerimist ja vesiplaati. Galvaniseerimise värvus on hall, vesikatte värvus aga suhteliselt must. Kui musta titaani vesikatteks kasutatakse 304 või 316 roostevabast terasest plaati, saab värvi vastavalt kliendi soovile reguleerida mustaks või siniseks. Must titaanist roostevabast terasest plaat on töötlemisprotsessis suhteliselt lihtne, värv on stabiilne ja harva esineb tõsiseid värvierinevusprobleeme. Sellel on tugevad dekoratiivsed omadused. Mitmekülgse värvina saab musta rakendada mitmesugustele stseenidele, et luua tipptasemel ja atmosfääriline dekoratiivne efekt.
II. Kas on musta titaani?
1. Titaansuboksiid
Titanium Suboxide on väga aktiivne, puhas must anorgaaniline uusenergia funktsionaalne materjal ja selle värvus on must.
Keemilise struktuuri poolest jääb see titaandioksiidi (TiO2) ja metallilise titaani vahele. Sellel on mitmesuguseid vorme, sealhulgas polükristallilised ja kristalsed vormid, millest levinumad on anataas ja rutiil. Anataasi tüüpi titaansuboksiidi struktuur on tetragonaalne süsteem ja rutiili tüüpi titaansuboksiidi struktuur on kuusnurkne süsteem.
Titaansuboksiid on keskkonnasõbralik ja mittetoksiline materjal, mis vastab toiduainete ohutusstandarditele ega kahjusta nahka, täites vähese CO2-heitega majanduse arenguvajadused. Titaansuboksiidil on hea elektrijuhtivus, eriti Ti4O7 faas, mille monokristalli juhtivus on koguni 1500S/cm³. Lisaks on titaansuboksiidil ka kõrge termiline stabiilsus ja hea dispergeeritavus ning seda saab vees ja vaigus ühtlaselt hajutada.
Titaansuboksiidi mustad omadused muudavad selle laialdaselt kasutatavaks fotokatalüsaatorites, akuelektroodimaterjalides, LED-musta maatriksmaterjalides ja muudes valdkondades. Tänu ainulaadsetele füüsikalistele ja keemilistele omadustele saab titaandioksiidi kasutada katoodina grafiidi asendamiseks akuväljas, et vähendada laadimis- ja tühjenemistsüklist tingitud mahtuvuse nõrgenemist. Samal ajal näitab see häid tulemusi ka keemiatööstuses, elektrometallurgias, galvaniseerimises, keskkonnakaitsetööstuses ja veepuhastuses.
1>Titaandioksiidi omadused
① Füüsikalised omadused: sellel on toatemperatuuril hea elektrijuhtivus, eriti Ti4O7, mille monokristalli juhtivus on 1500 Scm-1. Mahutihedus on 3,15 g/cm³―3,18g/cm³.
② Keemilised omadused: sellel on kõrge keemiline stabiilsus ja korrosioonikindlus. 50 kraadi ja 42% kontsentratsiooniga H2SO4 korral on staatilise korrosiooni kiirus vaid 0,019 g/m²/päevas. Sellel on head elektrokeemilised omadused. Toatemperatuuril juhitakse töövoolu väärtusele 5-20mA/cm². Materjali saab kasutada nii positiivse kui ka negatiivse elektroodina vesiniku ja hapniku eraldumise reaktsioonides ning vesiniku ja hapniku eraldumise ülepotentsiaal on väga kõrge.
③ Termiline stabiilsus: titaanoksiidi temperatuuritaluvus oksüdeerivas atmosfääris on alla 6{2}}0 kraadi ja pulbri osakeste suurus on väiksem või võrdne 1,0 μm.
④ Keskkonnakaitse ja mittetoksilisus: see vastab toiduohutuse standarditele, ei kahjusta nahka ja vastab vähese CO2-heitega majanduse arenguvajadustele.
2>Titaanoksiidi kasutusvaldkonnad
① Akuväli: grafiidi katoodasendajana võib see vähendada laadimis- ja tühjendustsüklist põhjustatud mahtuvuse vähenemist; seda kasutatakse elektroodide ja bipolaarsete materjalidena kütuseelementide, tsink-õhkpatareide ja vooluakude jaoks.
② Keemiatööstus: tänu suurepärasele keemilisele stabiilsusele ja juhtivusele saab seda kasutada kloorleelisetööstuses, kloraadi tootmisel, dikroomhappe valmistamisel ja orgaanilises elektrosünteesis.
③ Elektrometallurgia väli: elektroodina tsingi elektrolüütiliseks sadestamiseks, metallide regenereerimiseks, elektrolüütiliseks mangaanoksiidiks, metallfooliumi tootmiseks ja trükkplaadi söövituslahuse ringlussevõtuks.
④ Galvaniseerimisväli: kuna elektrolüüt sisaldab väga söövitavaid aineid, nagu fluoriidioonid, on titaanoksiidi elektroodil kõrge hapnikueralduse potentsiaal, tugev korrosioonikindlus, kulumiskindlus ja stabiilne elektroodi suurus.
⑤ Keskkonnakaitsetööstus ja veepuhastusvaldkond: kasutatakse laialdaselt orgaaniliste saasteainete ja prügilate nõrgvee elektrokatalüütilises lagunemises, fenoolreovee elektrokatalüütilises töötlemises, trükkimise ja värvimise reoveepuhastuses, naftaväljade reoveepuhastuses, haiglate reoveepuhastuses, merevee elektrolüüsis vesiniku tootmiseks, merevee magestamises , vee desinfitseerimise elektrolüüs ja osooni tootmine.
⑥ Katoodkaitseväli: kasutatakse naftamahutite, laevade, dokkide, sildade ja raudbetooni korrosioonikaitseks ning pinnase katoodkaitseks.
Titaandioksiidi valmistamiseks on erinevaid meetodeid, sealhulgas sool-geeli meetod, hüdrotermiline meetod, kõrgtemperatuuriline oksüdatsioonimeetod jne.
2. Must titaandioksiid
Traditsiooniline titaandioksiid on valge pigment, mida kasutatakse laialdaselt pinnakatete, plastide, paberitööstuses ja muudes tööstusharudes. Titaandioksiidi saab aga mustaks muuta spetsiaalsete keemiliste töötlustega, nagu hüdrogeenimine, keemiline redutseerimine, anodeerimine-lõõmutamine ja muud meetodid.
Võrreldes traditsioonilise valge titaandioksiidiga on sellel mustal titaandioksiidil märkimisväärselt parem valguse neeldumine ja elektronide transpordivõime, sellel on paremad optilised neeldumisomadused ja see suudab neelata valgust päikesespektri ultraviolett-infrapuna piirkondadest. Selle põhjuseks on peamiselt selle eriline südamik-kesta struktuur, mille väliskest on hapnikuvaene amorfne kiht ja sisemine südamik on algne kristalliline faas.
Sellise struktuuriga titaandioksiidil on suurem aktiivsus fotokatalüütilise jõudluse osas, eriti nähtava valguse ja lähi-infrapuna valguse piirkondade neeldumisvõimes, mis on päikeseenergia kasutamise efektiivsuse parandamisel väga oluline. See muudab selle potentsiaalseks rakendusväärtuseks fotokatalüüsi, päikesepatareide, päikeseenergia kogumise jne valdkondades ning annab uue uurimissuuna titaandioksiidi rakenduspotentsiaali kohta energiavaldkonnas.
① Fotovesiniku tootmine: Musta TiO2 on laialdaselt uuritud fotokatalüütilise vee lagunemise jaoks vesiniku tootmiseks, kuna see suudab absorbeerida nähtavat valgust ja isegi infrapunavalgust. Näiteks võivad hüdrogeenimisel tekkivad Ti3+ ioonid ja hapnikuvakud märkimisväärselt suurendada nähtava valguse neeldumist, laengukandjate püüdmise võimet ja laengu eraldamise võimet, parandades seeläbi fotokatalüütilise vesiniku tootmise efektiivsust.
② Fotoelektrokeemiline vesiniku tootmine: elektrokeemilise redutseerimise meetodil valmistatud must TiO2 nanotorude massiiv näitab paremat fotoelektrokeemilist vee jagamise jõudlust, mis võib tõhusalt parandada fotoelektrokeemilise vesiniku tootmise efektiivsust.
③ Orgaanilise aine fotodegradatsioon: mustal TiO2-l on äärmiselt kõrge fotodegradatsioonitõhusus mitmesuguste orgaaniliste saasteainete jaoks, nagu fenool, aktiivne must 5, rodamiin B, metüleensinine jne, ning seda kasutatakse keskkonnasaasteainete eemaldamiseks.
④ Fotokeemilised andurid: Musta TiO2 kasutatakse ka fotokeemiliste andurite väljatöötamisel tänu selle suurepärasele valguse neeldumisvõimele, mida kasutatakse orgaaniliste saasteainete tuvastamiseks keskkonnas.
⑤ Vähi fototermiline ravi: polüetüleenglükooliga kaetud hüdrogeenitud musta TiO2 on uuritud vähi diagnoosimiseks ja raviks, mis näitab häid fototermilise ravi mõjusid.
⑥ Muud energia- ja keskkonnarakendused: Musta TiO2 on uuritud ka muude energia muundamise ja keskkonna parandamise valdkondade jaoks, nagu fotokatalüütiline CO2 vähendamine, antibakteriaalne desinfitseerimine jne.
Musta titaandioksiidi uurimise edusammud näitavad, et selle valguse neeldumist ja fotokatalüütilist aktiivsust saab reguleerida erinevate sünteesimeetodite ja defektide inseneri abil, saavutades seeläbi fotokatalüüsi valdkonnas laiema kasutusvaldkonna. Kuigi teadusuuringutes on tehtud teatavaid edusamme, on musta TiO2 jõudlus tegelikest tootmisnõuetest endiselt kaugel ja mõned peamised fotokatalüütilised mehhanismid on endiselt ebaselged. Selle fotokatalüütilise efektiivsuse ja fotokvantefektiivsuse parandamiseks on vaja täiendavaid uuringuid.