TiO 2 właściwości i zastosowanie
Download 64.41 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Odmiany polimorficzne TiO 2 : a) rutyl, b) anataz, c) brukit TiO
- Ditlenek tytanu - zastosowania
- Powierzchnie samoczyszczące oraz powierzchnie nieulęgające zaparowaniu na bazie TiO 2
- Pasywne systemy oczyszczania powietrza Zaprawy lub tynki samoczyszczące
- Pasywne systemy oczyszczania powietrza na bazie TiO 2 1. Minimalna energia
- Właściwości superhydrofilowe ditlenku tytanu
- Zwilżanie materiałów, superhydrofilowość
- Właściwości samoczyszczące ditlenku tytanu
- Zajęcia praktyczne Cel
- Wykonanie krok po kroku Krok 1
- Krok 2
- Podział na grupy Światło słoneczne zanieczyszczenie Światło UV
| TECHNOLOGIE MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH BUDOWLANYCH dr inż. Anna Zielińska-Jurek Katedra Technologii Chemicznej pok. 026 Ch.A., tel. 58 347 29 37 e-mail: annjurek@pg.gda.pl TiO 2 właściwości i zastosowanie Ditlenek
tytanu jest
najbardziej rozpowszechnionym i najczęściej używanym związkiem tytanu
Wszystkie odmiany ditlenku tytanu w naturze występują jako składnik skał magmowych i metamorficznych, w postaci czystej są przezroczyste. Anataz
ponadto w niewielkich ilościach występuje w iłach
i piaskowcach Odmiany polimorficzne TiO 2 : a) rutyl, b) anataz, c) brukit TiO 2 właściwości i zastosowanie Anataz Rutyl Ditlenek tytanu - zastosowania • Rozkład substancji organicznych w zanieczyszczonym powietrzu • Biel tytanowa znajduje zastosowanie w przemyśle włókien sztucznych, emalierskim, ceramicznym, gumowym,
cementowym, bitumicznym, skórzanym, kosmetycznym, farmaceutycznym a nawet żywnościowym • Rozkład substancji organicznych w zanieczyszczonym powietrzu i w ściekach • W procesach samooczyszczania powierzchni • Modyfikacji powierzchni szklanych oraz luster
(powierzchnie superhydrofilowe) • Inaktywacji bakterii – działanie antybakteryjne • Generowanie wodoru Powierzchnie samoczyszczące oraz powierzchnie nieulęgające zaparowaniu na bazie TiO 2 • W przemyśle budowlanym (kafle kuchenne oraz łazienkowe, kafle zewnętrzne, okna, lustra łazienkowe, gips), • w przemyśle komunikacyjnym (ściany oraz powierzchnie lamp w tunelach, sygnalizacja świetlna, lustra ustawione przy drogach), • rolnictwie (szklarnie) • w przemyśle samochodowym (szyby i lusterka samochodowe) Pasywne systemy oczyszczania powietrza Zaprawy lub tynki samoczyszczące • Niewielka ilość TiO
2 wprowadzona do materiałów cementowych nadaje
właściwości fotokatalityczne powierzchni otrzymanej struktury. • Lotne zanieczyszczenia oraz substancje organiczne ulęgają • Lotne zanieczyszczenia oraz substancje organiczne ulęgają adsorpcji na powierzchni materiału i dyfundując poprzez pory ulęgają adsorpcji na powierzchni nanocząstek TiO 2 •
poprzez cząstki TiO 2 wbudowane w strukturę materiału prowadzi do ich fotoaktywacji i generowania rodników hydroksylowych, odpowiedzialnych za degradacje zaadsorbowanych zanieczyszczeń Pasywne systemy oczyszczania powietrza na bazie TiO 2 1. Minimalna energia dla TiO 2 , która jest potrzebna do wzbudzenia elektronu i w konsekwencji do wygenerowania dziury w paśmie walencyjnym (Eg) ma wartość około 3,2 eV, co odpowiada kwantowi promieniowania o długości fali 388 nm. TiO może więc być aktywowany nm. TiO
2 może więc być aktywowany w zakresie promieniowania UVA (300- 388 nm)
1. Powierzchnia półprzewodnika zostaje naświetlona promieniowaniem o długości fali równej lub niższej 388 nm. 2. W wyniku absorpcji fotonu elektrony z pasma niskoenergetycznego pasma walencyjnego są przenoszone do wysokoenergetycznego pasma przewodzenia czego następstwem jest tworzenie nośników ładunków (dziury w paśmie walencyjnym oraz (dziury w paśmie walencyjnym oraz elektrony w paśmie przewodnictwa). 3. Nośniki ładunku mogą ulegać rekombinacji lub migrować na powierzchnię fotokatalizatora, gdzie pod wpływem reakcji redox generowane są wolne rodniki, które biorą udział w rozpadzie zanieczyszczeń. 4. Rodniki hydroksylowe • OH powstają w reakcji utleniania pomiędzy dziurą oraz H 2
- OH . Elektron może brać udział w reakcji redukcji z zaadsorbowanym O 2 (aq) generując O 2 •- , który następnie może generować dodatkowo H 2 O 2 oraz
• OH.
Właściwości superhydrofilowe ditlenku tytanu Właściwości ditlenku tytanu wykorzystywane w przypadku powierzchni samoczyszczących wynikają z dwóch zjawisk indukowanych światłem: pierwsze zjawisko to zdolność do fotodegradacji substancji, natomiast drugim zjawiskiem jest tzw.
superhydrofilowość Inspiracja z natury Zwilżanie materiałów, kąt zwilżania •
a materiałem • Kąt styku pomiędzy wodą a substancją nieorganiczną, na przykład pomiędzy wodą, a szkłem wynosi 20-30°. • Kąt styku występujący pomiędzy wodą, a substancją hydrofobową (żywicą hydrofobową taką jak żywica
silikonowa lub
żywica (żywicą
hydrofobową taką jak
żywica silikonowa lub żywica
zawierająca polimer fluorowęglowodorowy) zawiera się pomiędzy 70- 90° i więcej niż 90°. • Im mniejszy kąt zwilżania, tym ciecz bardziej się rozpływa po powierzchni ciała stałego. Kąt równy 0° oznacza całkowite zwilżanie. • Podczas naświetlania powierzchni TiO 2 powstają pary elektron-dziura. • W efekcie, atomy tlenu są usuwane z powierzchni TiO 2 , tworząc wakaty tlenowe. • Cząsteczki wody mogą zająć miejsca wakatów tlenowych, wytwarzając w ten sposób zaadsorbowane grupy · OH, które są odpowiedzialne za właściwości hydrofilowe powierzchni. • Im dłużej naświetlana jest powierzchnia ditlenku tytanu, tym mniejsza jest wartość kata zwilżania dla wody. Zwilżanie materiałów, superhydrofilowość wartość kata zwilżania dla wody. • Po około 30 min. naświetlania lampą UV o średniej mocy, wartość kata zwilżania zbliża sie do zera, to znaczy, że woda ma tendencje do rozpływania sie na takiej powierzchni Zwilżanie materiałów, superhydrofilowość • Powłoki zawierające TiO 2 mają zdolności utrzymywania właściwości hydrofilowych w nieskończoność, tak długo jak są naświetlane. • Wykorzystywanie idei czyszczenia przez strumień wody (okna pokryte TiO 2 mogą być czyszczone przez opady deszczu lub spłukanie wodą). Właściwości superhydrofilowe ditlenku tytanu spłukanie wodą). • Dzięki
właściwościom hydrofilowym, oprócz zdolności samoczyszczących, szkło
wykazuje także
zdolności antymgielne. • Zamglone powierzchnie luster i szkła występują wtedy, gdy wilgotne powietrze skrapla się, w wyniku czego powstaje wiele małych
powietrze skrapla się, w wyniku czego powstaje wiele małych kropelek wody, które rozpraszają światło. • Na superhydrofilowej powierzchni nie tworzą się kropelki wody, a jednolita warstwa wody, która może tworzyć się na powierzchni, nie rozprasza światła. • Możliwe jest również, w zależności od wilgotności powietrza, szybkie odparowanie, gdy warstwa wody jest wystarczająco cienka. • Obecnie wiele modeli japońskich samochodów jest wyposażonych w antymgielne, przeciwkroplowe, superhydrofilowe lusterka boczne.
• Właściwości superhydrofilowe pomagają także w usuwaniu zanieczyszczeń. Większość ścian
zewnętrznych budynków zabrudzona jest od spalin samochodowych, które zawierają tłuste składniki. • Jeżeli
materiały budowlane zostały pokryte
superhydrofilowymi fotokatalitycznymi powłokami, brud na ścianach może być zmywany dzięki opadom lub po spryskaniu wodą.
• Podatność materiału na zewnątrz budynku na zabrudzenia jest ściśle związane z jego kątem zwilżania wody. • Materiał na zewnętrznych ścianach budynków jest bardziej narażony na zabrudzenia, jeżeli jest wysoko hydrofobowy. Dlatego, tworzywa sztuczne są bardziej podatne na zanieczyszczenia niż płaskie szkło lub płytki Zajęcia praktyczne Cel - otrzymanie powierzchni o właściwościach samoczyszczących i ich charakterystyka. Badany
będzie wpływ
stężenia TiO
2 i promieniowania UV na właściwości samoczyszczące. Wykonanie krok po kroku Krok 1 Sporządzenie mieszaniny gipsu budowlanego i TiO (Stężenie TiO 0, Sporządzenie mieszaniny gipsu budowlanego i TiO 2 (Stężenie TiO 2 0,
10, 20 i 30 % wag.) z wodą Krok 2 Po związaniu zaprawy nanieść na przygotowane płytki 0,5 cm 3 błękitu
metylowego lub kawy rozpuszczonej. Krok 3 Należy dokumentować fotograficznie zmiany zabawienia płytek w czasie
Podział na grupy Światło słoneczne zanieczyszczenie Światło UV Grupa 1
0 % TiO 2 barwnik
0 % TiO 2
2 barwnik
20 % TiO 2 Grupa 2
0 % TiO 2 barwnik 0 % TiO 2
2 barwnik
30 % TiO 2 30 % TiO 2 barwnik
30 % TiO 2 Grupa 3
0 % TiO 2 barwnik 0 % TiO 2
2 barwnik
10 % TiO 2 Grupa 4
0 % TiO 2 kawa
0 % TiO 2
2 kawa
30 % TiO 2 Katalog: dydaktyka dydaktyka -> Powszechne równe dydaktyka -> Wybrane procedury derywatyzacji dydaktyka -> Echinococcus granulosus dydaktyka -> Dlaczego niebo jest niebieskie? dydaktyka -> 11. Dydaktyka kognitywistyczna: zasady, metody, środki Download 64.41 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|