qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq
TITAN ĐIÔXIT () I Cấu trúc titan đioxit Titan đioxit chất rắn màu trắng, đun nóng có màu vàng, làm lạnh trở lại màu trắng Tinh thể có độ cứng cao, khó nóng chảy (˚=1870 ˚C) a Các dạng thù hình titan đioxit có bốn dạng thù hình Ngồi dạng vơ định hình, có ba dạng tinh thể anatase (tetragonal), rutile (tetragonal) brookite (orthorhomic) Cấu trúc dạng thù hình Rutile dạng phổ biến , có mạng lưới tứ phương inon ion bao quang kiểu bát diện, kiến trúc điển hình hợp chất có cơng thức , anatase brookite dạng giả bền chuyển thành rutile đun nóng Tất dạnh tinh thể tồn tự nhiên khoáng, có rutile anatase dạng đơn tin thể tổng hợp nhiệt độ thấp Hai pha sử dụng thực tế làm chất màu, chất độn, chất xúc tác… Tuy nhiên, pha khac (kể pha áp suất cao) chẳng hạn brookite quan trọng mặt ứng dụng, bị hạn chế việc điều chế brookite khơng lẫn rutile anatase điều khó khăn Một số tính chất vật lý tinh thể rutile anatase Cấu trúc mạng lưới tinh thể rutile, anatase brookite xây dựng từ đa diện phối trí tám mặt (octahedrea) Ti nối với qua cạnh qua đỉnh oxi chung Mỗi ion bao quanh tám mặt tạo sáu ion Hình khối bát diện TiO2 Các mạng lưới tinh thể rutile, anatase brookite khác biến dạng hình tám mặt cách gắn kết octahedral Hình tám mặt rutile khơng đồng có biến dạng orthorhombic (hệ trực thoi) yếu Các octahera anatase bị biến dạng mạnh hơn, mức đối xứng hệ thấp hệ trực thoi Khoảng cách Ti-Ti anatase lớn rutile khoảng cách Ti-O anatase lại ngắn so với rutile Trong ba dạng tinh thể thù hình octahedral nối với qua đỉnh qua cạnh II.Ứng dụng 1.Trong xúc tác quang hóa xử lý mơi trường Khi titan đioxit thay đổi hóa trị tạo cặp điện tử-lỗ trống tác dụng ánh sáng cực tím chiếu vào, giúp cho điện tử chuển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn làm xuất cặp điện tử -lỗ trống vùng dẫn vùng hóa trị Những cặp di chuyển bề mặt để thực phản ứng oxi hóa khử, lỗ trống tham gia trực tiếp vào phản ứng oxi hóa chất độc hại, tham gia vào giai đoạn trung gian tạo thành gốc tự hoạt động để tiếp tục oxi hóa hợp chất hữu bị hấp phụ bề mặt chất xúc tác tạo thành sản phẩm cuối CO2 nước độc hại Ứng dụng làm chất độn lĩnh vực sơn tự làm sạch, chất dẻo sử dụng sản xuất sơn tự làm sạch, tên loại sơn quang xúc tác Sơn dạng dung dung dịch chưa vô số tinh thể cỡ chừng ( đến 25 nm) Do tinh thể lơ lửng dung dịch mà khơng lắng đọng nên gọi sơn huyền phù Khi phun lên tường, kính, gạch, sơn tự tạo lớp màng mỏng bám vào bề mặt Nguyên lý hoạt động loại sơn sau: Sau vật liệu đưa vào sử dụng, tác dụng tia cực tím ánh sáng mặt trời, oxi nước khơng khí, hoạt động chất xúc tác để phân hủy bụi, rêu , mốc, khí đơc hại, hầu hết chất hữu bám bề mặt vật liệu thành H2O CO2 không bị tiêu hao thời gian sử dụng chất xúc tác khơng tham gia vào q trình phân hủy Cơ chế tường nàu có liên quan đến quang-oxi hóa chất gây nhiễm nước Các chất hữu béo, rêu, mốc,… bám chặt vào sơn bị oxi hóa cặp điện tử-lỗ trống hình thành cát hạt nano hấp thụ ánh sáng chúng làm khỏi màng sơn Điều gây ngạc nhiên lớp sơn không bị công cặp oxi hóa-khử mạnh mẽ Người ta phát rằng, chúng có tuổi thọ khơng sơn khơng biến tính hạt nano Cơ chế xử lý nhiễm xúc tác quang hóa Ngun lý khả quang xúc tác chất bán dẫn _Khi biến tính ánh sáng có lượng lớn hay độ rộng vùng cấm chất bán dẫn (thường tia tử ngoại độ rộng vùng cấm lớn 3,2eV) tạo cặp electron- lỗ trống (e,h+) vùng dẫn vùng hóa trị Những cặp electron-lỗ trống di chuyển bề mặt để thực phản ứng oxi hố-khử Các lỗ trống tham gia trực tiếp vào phản ứng oxi hóa chất độc hại, tham gia vào giai đoạn trung gian tạo thành gốc tự hoạt động (, ).Tương tự electron tham gia vào trình khử tạo thành gốc tự Các gốc tự tiếp tục oxi hóa chất hữu bị hấp phụ bề mặt chất xúc tác thành sản phẩm cuối không độc hại CO2 HO2 Cơ chế xảy sau: Điện tử chuyển từ chất hấp phụ sang TiO2 Phân tử O2 có mặt mơi trường nhận điện tử để trở thành Sự bổ sung thêm H2O2 vào lằm tăng hiệu phản ứng gốc sinh tham gia vào phản ứng Các gốc sinh có tính oxi hóa mạnh Sản phẩm cuối phản ứng quang hóa CO2 H20 Kích thước hạt cấu trúc TiO2 ảnh hưởng nhiều đến khả xúc tác quang hóa Bột TiO2 có kích thước nhỏ hoạt tính xúc tác cao Hầu hết tài liệu TiO2 dạng bột kích thước nanomet có cấu trúc anatase có hoạt tính xúc tác cao ... octahedral nối với qua đỉnh qua cạnh II.Ứng dụng 1.Trong xúc tác quang hóa xử lý mơi trường Khi titan đioxit thay đổi hóa trị tạo cặp điện tử-lỗ trống tác dụng ánh sáng cực tím chiếu vào, giúp