పరిచయం:
మెటీరియల్ సైన్స్ రంగంలో,టైటానియం డయాక్సైడ్(TiO2) విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలతో మనోహరమైన సమ్మేళనం వలె ఉద్భవించింది. ఈ సమ్మేళనం అద్భుతమైన రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది అనేక పారిశ్రామిక రంగాలలో అమూల్యమైనది. దాని ప్రత్యేక లక్షణాలను పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడానికి, టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క మనోహరమైన నిర్మాణాన్ని లోతుగా అధ్యయనం చేయాలి. ఈ బ్లాగ్ పోస్ట్‌లో, మేము టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క నిర్మాణాన్ని అన్వేషిస్తాము మరియు దాని ప్రత్యేక లక్షణాల వెనుక ఉన్న ప్రాథమిక కారణాలపై వెలుగునిస్తాము.
1. క్రిస్టల్ నిర్మాణం:
టైటానియం డయాక్సైడ్ ఒక స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రధానంగా పరమాణువుల యొక్క ప్రత్యేక అమరిక ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అయినప్పటికీTiO2మూడు స్ఫటికాకార దశలను కలిగి ఉంది (అనాటేస్, రూటిల్ మరియు బ్రూకైట్), మేము రెండు అత్యంత సాధారణ రూపాలపై దృష్టి పెడతాము: రూటిల్ మరియు అనాటేస్.
A. రూటిల్ నిర్మాణం:
రూటైల్ దశ దాని టెట్రాగోనల్ క్రిస్టల్ నిర్మాణానికి ప్రసిద్ధి చెందింది, దీనిలో ప్రతి టైటానియం అణువు ఆరు ఆక్సిజన్ అణువులతో చుట్టుముట్టబడి, వక్రీకృత అష్టాహెడ్రాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ అమరిక ఒక దట్టమైన పరమాణు పొరను క్లోజ్-ప్యాక్డ్ ఆక్సిజన్ అమరికతో ఏర్పరుస్తుంది. ఈ నిర్మాణం రూటైల్ అసాధారణమైన స్థిరత్వం మరియు మన్నికను ఇస్తుంది, ఇది పెయింట్, సెరామిక్స్ మరియు సన్‌స్క్రీన్‌తో సహా వివిధ రకాల అప్లికేషన్‌లకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.
బి. అనాటేస్ నిర్మాణం:
అనాటేస్ విషయంలో, టైటానియం అణువులు ఐదు ఆక్సిజన్ అణువులతో బంధించబడి, అంచులను పంచుకునే అష్టాహెడ్రాన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. అందువల్ల, ఈ అమరిక రూటిల్‌తో పోలిస్తే యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు తక్కువ పరమాణువులతో మరింత బహిరంగ నిర్మాణాన్ని కలిగిస్తుంది. తక్కువ సాంద్రత ఉన్నప్పటికీ, అనాటేస్ అద్భుతమైన ఫోటోకాటలిటిక్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది సౌర ఘటాలు, గాలి శుద్దీకరణ వ్యవస్థలు మరియు స్వీయ-శుభ్రపరిచే పూతలలో ఒక ముఖ్యమైన భాగం.
2. ఎనర్జీ బ్యాండ్ గ్యాప్:
ఎనర్జీ బ్యాండ్ గ్యాప్ TiO2 యొక్క మరొక ముఖ్యమైన లక్షణం మరియు దాని ప్రత్యేక లక్షణాలకు దోహదం చేస్తుంది. ఈ గ్యాప్ పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకత మరియు కాంతి శోషణకు దాని సున్నితత్వాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.
A. రూటిల్ బ్యాండ్ నిర్మాణం:
రూటిల్ TiO2సాపేక్షంగా 3.0 eV యొక్క సాపేక్షంగా ఇరుకైన బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది పరిమిత విద్యుత్ కండక్టర్‌గా మారుతుంది. అయినప్పటికీ, దాని బ్యాండ్ నిర్మాణం అతినీలలోహిత (UV) కాంతిని గ్రహించగలదు, ఇది సన్‌స్క్రీన్ వంటి UV ప్రొటెక్టెంట్‌లలో ఉపయోగించడానికి అనువైనదిగా చేస్తుంది.
బి. అనాటేస్ బ్యాండ్ నిర్మాణం:
అనాటేస్, మరోవైపు, సుమారు 3.2 eV విస్తృత బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ లక్షణం అనాటేస్ TiO2 అద్భుతమైన ఫోటోకాటలిటిక్ చర్యను అందిస్తుంది. కాంతికి గురైనప్పుడు, వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోకి దూకుతాయి, దీనివల్ల వివిధ ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ప్రతిచర్యలు సంభవిస్తాయి. ఈ లక్షణాలు నీటి శుద్దీకరణ మరియు వాయు కాలుష్యాన్ని తగ్గించడం వంటి అనువర్తనాలకు తలుపులు తెరుస్తాయి.
3. లోపాలు మరియు మార్పులు:
దిTio2 యొక్క నిర్మాణంలోపాలు లేకుండా కాదు. ఈ లోపాలు మరియు మార్పులు వాటి భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తాయి.
ఎ. ఆక్సిజన్ ఖాళీలు:
TiO2 లాటిస్‌లోని ఆక్సిజన్ ఖాళీల రూపంలో లోపాలు జతచేయని ఎలక్ట్రాన్‌ల ఏకాగ్రతను పరిచయం చేస్తాయి, ఇది ఉత్ప్రేరక చర్య మరియు రంగు కేంద్రాలు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.
B. ఉపరితల సవరణ:
ఇతర పరివర్తన లోహ అయాన్లతో డోపింగ్ లేదా కర్బన సమ్మేళనాలతో ఫంక్షనలైజేషన్ వంటి నియంత్రిత ఉపరితల మార్పులు TiO2 యొక్క నిర్దిష్ట లక్షణాలను మరింత మెరుగుపరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, ప్లాటినం వంటి లోహాలతో డోపింగ్ దాని ఉత్ప్రేరక పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే సేంద్రీయ క్రియాత్మక సమూహాలు పదార్థం యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఫోటోయాక్టివిటీని మెరుగుపరుస్తాయి.
ముగింపులో:
Tio2 యొక్క అసాధారణ నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడం దాని విశేషమైన లక్షణాలను మరియు విస్తృత శ్రేణి ఉపయోగాలను అర్థం చేసుకోవడంలో కీలకం. TiO2 యొక్క ప్రతి స్ఫటికాకార రూపం టెట్రాగోనల్ రూటిల్ నిర్మాణం నుండి ఓపెన్, ఫోటోకాటలిటికల్‌గా యాక్టివ్ అనాటేస్ దశ వరకు ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఎనర్జీ బ్యాండ్ గ్యాప్‌లు మరియు పదార్థాలలోని లోపాలను అన్వేషించడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు శుద్దీకరణ పద్ధతుల నుండి శక్తి పెంపకం వరకు అనువర్తనాల కోసం వారి లక్షణాలను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. మేము టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క రహస్యాలను విప్పుతూనే ఉన్నందున, పారిశ్రామిక విప్లవంలో దాని సంభావ్యత ఆశాజనకంగా ఉంది.
పోస్ట్ సమయం: అక్టోబర్-30-2023