Biossido di titanio 98+%, Extra puro

Cos'è l'ossido di titanio?

L'ossido di titanio (IV) (biossido di titanio) è l'ossido IV del titanio. Oltre a questo ossido polimorfico, esistono numerosi subossidi non stechiometrici di titanio, le cosiddette fasi Magneli, nonché ossido di titanio (III) e ossido di titanio (II).

Il biossido di titanio ha un'ampia varietà di usi come pigmento bianco, motivo per cui ogni anno vengono prodotti da quattro a cinque milioni di tonnellate in tutto il mondo. I principali ambiti di applicazione sono nel campo dei rivestimenti come lacche e vernici, seguiti dalla colorazione della plastica e della carta laminata. I prodotti colorati di solito contengono anche pigmenti bianchi per ottenere un elevato potere coprente.

Caratteristiche fisiche

Il punto di fusione del biossido di titanio è 1855 ° C, il composto è termicamente stabile. Il biossido di titanio è anche chimicamente inerte. È resistente alla luce, poco costoso e quindi un importante pigmento bianco.

Proprietà ottiche

L'indice di rifrazione dell'ossido di titanio è alto e ha un'ampia dispersione. L'indice di rifrazione dipende anche in modo significativo dalla modifica del cristallo. Il biossido di titanio è birifrangente.

Dal punto di vista coloristico, il biossido di titanio, per il suo alto indice di rifrazione, ha il più alto potere coprente di tutti i pigmenti bianchi e allo stesso tempo un ottimo potere schiarente. Il potere coprente massimo del biossido di titanio è compreso tra circa 200 nm e 300 nm, a seconda dell'applicazione e della dimensione di riferimento, del numero o della distribuzione delle dimensioni correlata alla massa.

Il biossido di titanio è un semiconduttore, quindi la banda di valenza è completamente riempita e la banda di conduzione non è occupata a temperatura zero. Il band gap dipende dalla modifica. I quanti di luce con un'energia maggiore del band gap vengono assorbiti. La luce UV può anche essere assorbita alla lunghezza d'onda corretta, fornendo protezione dai raggi UV. La radiazione luminosa a onde corte solleva gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione, lasciando un buco. La dimensione del band gap dipende dalla direzione del cristallo e, nel campo delle nanoparticelle, dalla dimensione delle particelle.

A cosa serve l'ossido di titanio?

pigmento

Il biossido di titanio ha un indice di rifrazione significativamente superiore a quello della maggior parte dei materiali organici utilizzati per legare i colori. Ciò significa che i pigmenti a base di ossido di titanio diffondono la luce in modo efficace, risultando in un colore bianco ben coprente. La dimensione ottimale dei pigmenti è compresa tra 200 nm e 300 nm ed è il risultato della teoria di Mie. La dimensione delle particelle influenza l'opacità da un lato e la tonalità del colore dall'altro; i pigmenti finemente suddivisi appaiono più bluastri. Con una quota di mercato di circa il 60%, le applicazioni più importanti sono i materiali di rivestimento e il 25% le applicazioni di polimeri.

Il biossido di titanio puro viene utilizzato raramente, poiché oltre all'effetto protettivo UV del TiO2 si verificano reazioni radicaliche chimiche indotte dalla luce. La funzionalizzazione dei granuli di pigmento riduce questo effetto e allo stesso tempo migliora le proprietà del colore, soprattutto attraverso una più facile dispersione. Alcune applicazioni, ad es. B. utilizza pigmenti anatasio per applicazioni su fibra o cemento nonostante la maggiore attività fotochimica, mentre la maggior parte delle applicazioni ricade sui pigmenti rutilo.

Fotocatalizzatore

Molti produttori offrono fotocatalizzatori a base di TiO2. Si tratta solitamente di miscele di anatasio, anatasio-rutilo o biossidi di titanio drogati con un'ampia gamma di possibili applicazioni. La fotocatalisi è una catalisi eterogenea in cui le sostanze gassose o disciolte reagiscono sotto la luce UV mediante reazione radicalica o trasferimento di portatori di carica al biossido di titanio o ad altre sostanze. L'illuminazione con luce UV, la cui energia è maggiore del bandgap, o l'eccitazione meno efficiente dalle impurità di un drogante genera portatori di carica liberi, elettroni nella banda di conduzione e lacune nella banda di valenza. Queste coppie di portatori di carica di solito si ricombinano molto rapidamente, ma la flessione della banda nell'area della superficie può portare alla separazione dei portatori di carica. Questi di solito reagiscono con l'ossigeno adsorbito e l'acqua per formare radicali idrossilici e perossidici. Ad eccezione del caso di trasferimento diretto di carica agli adsorbati, i radicali generalmente reagiscono con le sostanze organiche adsorbite. I percorsi di reazione per completare la mineralizzazione possono essere molto complessi e richiedere molte eccitazioni fotoniche.

Per uso esterno, di cui un esempio è l'autopulizia fotocatalitica, si utilizza generalmente la componente UV della luce solare ASTM 1,5 di circa 3%, con un massimo di circa 35 W/m2. Le applicazioni indoor sono generalmente meno favorevoli, da un lato la componente UV è molto bassa o la velocità di reazione è bassa nel caso di catalizzatori drogati. I parametri nella fotocatalisi sono rese quantiche definite in modo diverso. Difficilmente è possibile fornire valori tipici, poiché un gran numero di parametri entra nella catalisi. Di solito vengono citati gli ordini di grandezza di 1 reazione per 1000 fotoni. Un altro problema è che le reazioni fotocatalitiche non distinguono tra la matrice del legante organico e gli inquinanti. Sistemi leganti inadatti tendono quindi a sfarinarsi precocemente.

Altri usi

Nella produzione di vetri ottici speciali, TiO2 viene utilizzato per influenzare la dispersione ottica, il numero di Abbe. Il biossido di titanio nella modifica dell'anatasio è il componente principale dei catalizzatori utilizzati per la denitrificazione industriale dei gas di scarico mediante il processo SCR. La cella solare a colorante (cella di Grätzel) si basa sulle proprietà semiconduttrici del biossido di titanio. I memristori sono stati realizzati utilizzando biossido di titanio. Il biossido di titanio è anche utilizzato come componente principale del dielettrico ceramico nei condensatori ceramici di classe 1. I singoli cristalli di rutilo sintetico sono utilizzati per prismi ottici o come imitazioni di diamanti per le loro proprietà ottiche. La birifrangenza rende le imitazioni facili da individuare. Inoltre, il biossido di titanio viene utilizzato per produrre aerosol di prova.

Proprietà tecniche

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