టైటానియం డయాక్సైడ్ (TIO2) యొక్క శక్తివంతమైన నిర్మాణం: దాని మనోహరమైన లక్షణాలను బహిర్గతం చేస్తుంది

పరిచయం:

మెటీరియల్స్ సైన్స్ రంగంలో,టైటానియం డయాక్సైడ్(TIO2) విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలతో మనోహరమైన సమ్మేళనం గా 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 క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రధానంగా దాని ప్రత్యేకమైన అణువుల అమరిక ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అయినప్పటికీటియో 2మూడు స్ఫటికాకార దశలను కలిగి ఉంది (అనాటేస్, రూటిల్ మరియు బ్రూకైట్), మేము రెండు సాధారణ రూపాలపై దృష్టి పెడతాము: రూటిల్ మరియు అనాటేస్.

ఎ. రూటిల్ నిర్మాణం:

రూటిల్ దశ దాని టెట్రాగోనల్ క్రిస్టల్ నిర్మాణానికి ప్రసిద్ది చెందింది, దీనిలో ప్రతి టైటానియం అణువు చుట్టూ ఆరు ఆక్సిజన్ అణువులతో ఉంటుంది, ఇది వక్రీకృత ఆక్టాహెడ్రాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ అమరిక దగ్గరగా నిండిన ఆక్సిజన్ అమరికతో దట్టమైన అణు పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ నిర్మాణం రూటిలే అసాధారణమైన స్థిరత్వం మరియు మన్నికను ఇస్తుంది, ఇది పెయింట్, సిరామిక్స్ మరియు సన్‌స్క్రీన్‌తో సహా పలు రకాల అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

B. అనాటేస్ నిర్మాణం:

అనాటేస్ విషయంలో, టైటానియం అణువులు ఐదు ఆక్సిజన్ అణువులతో బంధించబడతాయి, ఇవి అంచులను పంచుకునే ఆక్టాహెడ్రాన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. అందువల్ల, ఈ అమరిక రూటిల్‌తో పోలిస్తే యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు తక్కువ అణువులతో మరింత బహిరంగ నిర్మాణానికి దారితీస్తుంది. 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 అంతరం పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకత మరియు కాంతి శోషణకు దాని సున్నితత్వాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.

ఎ. రూటిల్ బ్యాండ్ నిర్మాణం:

రూటిల్ టియో 2సాపేక్షంగా ఇరుకైన బ్యాండ్ గ్యాప్ సుమారు 3.0 EV ను కలిగి ఉంది, ఇది పరిమిత ఎలక్ట్రికల్ కండక్టర్‌గా మారుతుంది. అయినప్పటికీ, దాని బ్యాండ్ నిర్మాణం అతినీలలోహిత (యువి) కాంతిని గ్రహిస్తుంది, ఇది సన్‌స్క్రీన్ వంటి యువి ప్రొటెక్టెంట్లలో ఉపయోగం కోసం అనువైనది.

బి. అనాటేస్ బ్యాండ్ నిర్మాణం:

మరోవైపు, అనాటేస్ సుమారు 3.2 EV యొక్క విస్తృత బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ లక్షణం అనాటేస్ TIO2 అద్భుతమైన ఫోటోకాటలిటిక్ కార్యాచరణను ఇస్తుంది. కాంతికి గురైనప్పుడు, వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్సాహంగా ఉంటాయి మరియు ప్రసరణ బ్యాండ్‌లోకి దూకుతాయి, దీనివల్ల వివిధ ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ప్రతిచర్యలు సంభవిస్తాయి. ఈ లక్షణాలు నీటి శుద్దీకరణ మరియు వాయు కాలుష్య తగ్గింపు 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 సాంద్రతను పరిచయం చేస్తాయి, ఇది పెరిగిన ఉత్ప్రేరక చర్యకు మరియు రంగు కేంద్రాల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది.

B. ఉపరితల మార్పు:

ఇతర పరివర్తన లోహ అయాన్లతో డోపింగ్ లేదా సేంద్రీయ సమ్మేళనాలతో ఫంక్షనలైజేషన్ వంటి నియంత్రిత ఉపరితల మార్పులు TIO2 యొక్క కొన్ని లక్షణాలను మరింత మెరుగుపరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, ప్లాటినం వంటి లోహాలతో డోపింగ్ దాని ఉత్ప్రేరక పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే సేంద్రీయ క్రియాత్మక సమూహాలు పదార్థం యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఫోటోఆక్టివిటీని మెరుగుపరుస్తాయి.

ముగింపులో:

TIO2 యొక్క అసాధారణ నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడం దాని గొప్ప లక్షణాలను మరియు విస్తృత శ్రేణి ఉపయోగాలను అర్థం చేసుకోవడానికి కీలకం. TIO2 యొక్క ప్రతి స్ఫటికాకార రూపం టెట్రాగోనల్ రూటిల్ నిర్మాణం నుండి బహిరంగ, ఫోటోకాటలిటిక్‌గా చురుకైన అనాటేస్ దశ వరకు ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. పదార్థాలలో ఎనర్జీ బ్యాండ్ అంతరాలు మరియు లోపాలను అన్వేషించడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు శుద్దీకరణ పద్ధతుల నుండి శక్తి పెంపకం వరకు అనువర్తనాల కోసం వారి లక్షణాలను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. మేము టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క రహస్యాలను విప్పుతూనే ఉన్నప్పుడు, పారిశ్రామిక విప్లవంలో దాని సామర్థ్యం ఆశాజనకంగా ఉంది.