Titanium(IV)oxide 98+%, Extra puur

Wat is Titaniumoxide?

Titanium(IV)oxide (titaniumdioxide) is het IV oxide van titanium. Naast dit polymorfe oxide zijn er een aantal niet-stoichiometrische onderoxiden van titanium, de zogenaamde Magneli-fasen, evenals titanium(III)oxide en titanium(II)oxide.

Titaandioxide heeft een breed scala aan toepassingen als wit pigment, en daarom wordt er wereldwijd elk jaar vier tot vijf miljoen ton geproduceerd. De belangrijkste toepassingsgebieden liggen op het gebied van coatings zoals lakken en verven, gevolgd door kunststofkleuring en laminaatpapier. Gekleurde producten bevatten meestal ook witte pigmenten om een ​​hoge dekkracht te bereiken.

Fysieke eigenschappen

Het smeltpunt van titaandioxide is 1855 ° C, de verbinding is thermisch stabiel. Titaandioxide is ook chemisch inert. Het is lichtecht, goedkoop en daarmee een belangrijkste witte pigment.

Optische eigenschappen

De brekingsindex van titaniumoxide is hoog en vertoont een grote spreiding. De brekingsindex hangt ook aanzienlijk af van de kristalmodificatie. Titaandioxide is dubbelbrekend. 

Vanuit coloristisch oogpunt heeft titaandioxide vanwege zijn hoge brekingsindex het hoogste dekkingsvermogen van alle witte pigmenten en tegelijkertijd een uitstekend oplichtend vermogen. Het maximale dekkingsvermogen van titaandioxide is ongeveer 200 nm tot 300 nm, afhankelijk van de toepassing en referentiegrootte, aantal- of massa-gerelateerde grootteverdeling.

Titaandioxide is een halfgeleider, dus de valentieband is volledig gevuld en de geleidingsband niet bezet bij een temperatuur van nul. De bandafstand is afhankelijk van de wijziging. Lichtquanta met een energie groter dan de bandafstand worden geabsorbeerd. UV-licht kan ook van de juiste golflengte worden geabsorbeerd, waardoor UV-bescherming ontstaat. Kortgolvige lichtstraling tilt elektronen op van de valentieband naar de geleidingsband en laat een gat achter. De grootte van de band gap is afhankelijk van de kristalrichting en, in het gebied van nanodeeltjesmateriaal, van de deeltjesgrootte.

Waar wordt Titaniumoxide voor gebruikt?

pigment

Titaandioxide heeft een brekingsindex die aanzienlijk hoger is dan die van de meeste organische stoffen die worden gebruikt om kleuren te binden. Dit betekent dat pigmenten gemaakt van titaniumoxide het licht effectief verstrooien, wat resulteert in een goed dekkende witte kleur. De optimale grootte van de pigmenten ligt in het bereik van 200 nm tot 300 nm Het groottebereik is het resultaat van de Mie-theorie. De deeltjesgrootte beïnvloedt enerzijds de opaciteit en anderzijds de kleurtoon; fijn verdeelde pigmenten lijken meer blauwachtig. Met een marktaandeel van circa 60% zijn de belangrijkste toepassingen coatingmaterialen en 25% polymeertoepassingen.

Zuiver titaandioxide zelden gebruikt, omdat er naast het UV-beschermende effect van het TiO2 licht-geïnduceerde chemische radicaalreacties plaatsvinden. Functionalisatie van de pigmentkorrels vermindert dit effect en verbetert tegelijkertijd de kleureigenschappen, meestal door gemakkelijkere dispersie. Sommige toepassingen, b.v. B. gebruik voor vezels of cementtoepassingen anataaspigmenten ondanks de hogere fotochemische activiteit, terwijl de meeste toepassingen terugvallen op rutielpigmenten.

Fotokatalysator

Veel fabrikanten bieden fotokatalysatoren op basis van TiO2. Dit zijn meestal anataas, anataas-rutielmengsels of gedoteerde titaniumdioxiden met een breed scala aan mogelijke toepassingen. Fotokatalyse is een heterogene katalyse waarbij gasvormige of opgeloste stoffen onder UV-licht reageren door radicaalreactie of overdracht van ladingsdragers tot titaandioxide of andere stoffen. Door te belichten met UV-licht, waarvan de energie groter is dan de bandafstand, of door de minder efficiënte excitatie uit de onzuiverheden van een dotering, worden gratis ladingsdragers, elektronen in de geleidingsband en gaten in de valentieband opgewekt. Deze paren van ladingsdragers recombineren in de regel zeer snel, maar door het buigen van de band in het gebied van het oppervlak kan scheiding van ladingsdragers ontstaan. Deze reageren gewoonlijk met geadsorbeerde zuurstof en water om hydroxyl- en peroxyradicalen te vormen. Behalve in het geval van directe ladingsoverdracht naar adsorbaten, reageren de radicalen in de regel met geadsorbeerde organische stoffen. De reactiepaden om de mineralisatie te voltooien kunnen erg complex zijn en vereisen veel foton-excitaties.

Voor gebruik buitenshuis, een voorbeeld hiervan is fotokatalytische zelfreiniging, wordt over het algemeen de UV-component van zonlicht ASTM 1.5 van ongeveer 3% gebruikt, met een maximum van ongeveer 35 W / m2. Binnentoepassingen zijn meestal minder gunstig, enerzijds is de UV-component erg laag of is de reactiesnelheid laag in het geval van gedoteerde katalysatoren. De parameters bij fotokatalyse zijn verschillend gedefinieerde kwantumopbrengsten. Typische waarden zijn nauwelijks te geven, aangezien een groot aantal parameters de katalyse ingaat. Gewoonlijk worden ordes van grootte van 1 reactie per 1000 fotonen genoemd. Een ander probleem is dat de fotokatalytische reacties geen onderscheid maken tussen de organische bindmiddelmatrix en de verontreinigende stoffen. Ongeschikte bindmiddelsystemen hebben daarom de neiging om vroeg te krijten.

Andere gebruiken

Bij de vervaardiging van speciale optische brillen wordt TiO2 gebruikt om de optische spreiding, het Abbe-getal, te beïnvloeden. Titaandioxide in de anataasmodificatie is het hoofdbestanddeel van de katalysatoren die worden gebruikt voor de industriële denitrificatie van rookgassen met behulp van het SCR-proces. De kleurstof-zonnecel (Grätzel-cel) is gebaseerd op de halfgeleider-eigenschappen van titaandioxide. Met behulp van titaniumdioxide werden memristors gemaakt. Titaandioxide wordt ook gebruikt als het hoofdbestanddeel van het keramische diëlektricum in keramische condensatoren van klasse 1. Eenkristallen van synthetisch rutiel worden vanwege hun optische eigenschappen gebruikt voor optische prisma's of als diamantimitaties. Door de dubbele breking zijn de imitaties gemakkelijk te herkennen. Bovendien wordt titaandioxide gebruikt om testaërosolen te produceren.

Technische eigenschappen