Què és el titani negre? Imatges d'acer inoxidable de titani negre
El titani negre és un pigment compost inorgànic amb una gran foscor i una bona estabilitat física i química. Normalment s'obté reduint el diòxid de titani i té una estructura de pols mixta de cristall cúbic de clorur de sodi i cristall tetragonal de rutil. El titani negre té una alta resistència a la calor, resistència a àcids i àlcalis, gran poder d'ocultació i bona dispersibilitat, i és un material respectuós amb el medi ambient i no tòxic.
I. El titani negre no és un aliatge de titani
El titani negre és un material d'acer inoxidable. Utilitza un procés especial de tractament de superfícies, com ara la galvanoplastia o l'aigua, per fer que la superfície d'acer inoxidable sembli negre. Aquest mètode de tractament no només millora l'efecte decoratiu de l'acer inoxidable, sinó que també millora la seva resistència a la corrosió, resistència al desgast i resistència a la radiació ultraviolada.
El material de la placa d'acer inoxidable de titani negre sol incloure diferents tipus d'acer inoxidable com ara 201, 304, 316, etc., amb un gruix que oscil·la entre 0,28 mm i 5 mm. Pel que fa a les propietats físiques, la densitat de l'acer inoxidable de titani negre és d'uns 7,92 g/cm³, el mòdul elàstic és de 200 GPa, la resistència a la tracció és de 520 MPa, l'allargament és del 40% i la duresa és de 207HBW. Pel que fa a la composició química, conté una certa proporció d'elements com carboni, silici, manganès, fòsfor, sofre, crom, níquel i molibdè.
Els tipus d'acer inoxidable de titani negre inclouen titani negre raspallat, titani negre esmerilat i mirall de titani negre, etc. Aquests tipus poden utilitzar diferents processos de tractament de superfícies durant el processament, com ara el poliment de mirall, el poliment de mirall, el raspallat o el gravat. Entre ells, la placa d'acer inoxidable mirall de titani negre es fa triturant i polint a la placa d'acer inoxidable normal i, a continuació, el revestiment de titani per formar una capa de titani negre resistent a la corrosió a la seva superfície.
El procés de producció d'acer inoxidable de titani negre inclou principalment la galvanoplastia i l'aigua. El color de la galvanoplastia és gris, mentre que el color de la galvanoplastia és relativament negre. Si s'utilitza una placa d'acer inoxidable 304 o 316 per al revestiment d'aigua de titani negre, el color es pot ajustar a negre o blau segons els requisits del client. La placa d'acer inoxidable de titani negre és relativament senzilla en el procés de processament, el color és estable i rarament hi ha problemes greus de diferència de color. Té fortes propietats decoratives. Com a color versàtil, el negre es pot aplicar a una varietat d'escenes per crear un efecte decoratiu de gamma alta i atmosfèric.
II. Hi ha titani negre?
1. Subòxid de titani
El subòxid de titani és un material funcional de nova energia inorgànica de color negre molt actiu i pur, i el seu color és negre.
Pel que fa a l'estructura química, es troba entre el diòxid de titani (TiO2) i el titani metàl·lic. Té una varietat de formes, incloses les formes policristalines i cristal·lines, les més comunes de les quals són l'anatasa i el rutil. L'estructura del subòxid de titani de tipus anatasa és un sistema tetragonal i l'estructura del subòxid de titani de tipus rutil és un sistema hexagonal.
El subòxid de titani és un material respectuós amb el medi ambient i no tòxic que compleix els estàndards de seguretat alimentària i no causa danys a la pell, satisfent les necessitats de desenvolupament d'una economia baixa en carboni. El subòxid de titani té una bona conductivitat elèctrica, especialment la fase Ti4O7, la conductivitat del cristall únic és de fins a 1500S/cm³. A més, el subòxid de titani també té una alta estabilitat tèrmica i una bona dispersibilitat, i es pot dispersar uniformement en aigua i resina.
Les característiques negres del subòxid de titani fan que sigui àmpliament utilitzat en fotocatalitzadors, materials d'elèctrodes de bateries, materials de matriu negra LED i altres camps. A causa de les seves propietats físiques i químiques úniques, el diòxid de titani es pot utilitzar com a càtode per substituir el grafit al camp de la bateria per reduir l'atenuació de la capacitat causada pel cicle de càrrega i descàrrega. Al mateix temps, també mostra un bon rendiment a la indústria química, electrometal·lúrgia, galvanoplastia, indústria de protecció del medi ambient i tractament d'aigua.
1>Característiques del diòxid de titani
① Propietats físiques: té una bona conductivitat elèctrica a temperatura ambient, especialment Ti4O7, la conductivitat d'un monocristall és de 1500 Scm-1. La densitat de volum és de 3,15 g/cm³-3,18 g/cm³.
② Propietats químiques: té una alta estabilitat química i resistència a la corrosió. A 50 graus i una concentració del 42% H2SO4, la taxa de corrosió estàtica és només de 0,019 g/m²/dia. Té bones propietats electroquímiques. A temperatura ambient, el corrent de treball es controla a 5-20mA/cm². El material es pot utilitzar com a elèctrodes positius i negatius per a reaccions d'evolució d'hidrogen i oxigen, i el sobrepotencial d'evolució d'hidrogen i oxigen és molt alt.
③ Estabilitat tèrmica: la resistència a la temperatura de l'òxid de titani a l'atmosfera oxidant és inferior a 6 00 graus i la mida de la partícula en pols és inferior o igual a 1,0 μm.
④ Protecció del medi ambient i no toxicitat: compleix els estàndards de seguretat de qualitat alimentària, no causarà danys a la pell i satisfà les necessitats de desenvolupament d'una economia baixa en carboni.
2>Camps d'aplicació de l'òxid de titani
① Camp de la bateria: com a substitut del càtode del grafit, pot reduir la caiguda de la capacitat causada pel cicle de càrrega i descàrrega; s'utilitza com a elèctrodes i materials bipolars per a piles de combustible, bateries de zinc-aire i bateries de flux.
② Indústria química: a causa de la seva excel·lent estabilitat química i conductivitat, es pot utilitzar en la indústria de clor-àlcali, fabricació de clorat, preparació d'àcid dicròmic i electrosíntesi orgànica.
③ Camp d'electrometal·lúrgia: com a elèctrode per a la deposició electrolítica de zinc, la recuperació de metalls, l'òxid de manganès electrolític, la producció de làmines metàl·liques i el reciclatge de la solució de gravat de plaques de circuit imprès.
④ Camp de galvanoplastia: com que l'electròlit conté substàncies altament corrosives com ara ions fluorur, l'elèctrode d'òxid de titani té un alt potencial d'evolució d'oxigen, una forta resistència a la corrosió, una resistència al desgast i una mida d'elèctrode estable.
⑤ Indústria de protecció del medi ambient i camp de tractament d'aigües: àmpliament utilitzat en la degradació electrocatalítica de contaminants orgànics i lixiviats d'abocador, tractament electrocatalític d'aigües residuals de fenol, tractament d'aigües residuals d'impressió i tenyit, tractament d'aigües residuals de camps petroliers, tractament d'aigües residuals hospitalàries, electròlisi d'aigua de mar per a la producció d'hidrogen, dessalinització d'aigua de mar , electròlisi de desinfecció de l'aigua i producció d'ozó.
⑥ Camp de protecció catòdica: s'utilitza per a la protecció contra la corrosió de tancs d'emmagatzematge d'oli, vaixells, molls, ponts i formigó armat, i protecció catòdica del sòl.
Hi ha diversos mètodes per preparar diòxid de titani, incloent el mètode sol-gel, el mètode hidrotermal, el mètode d'oxidació a alta temperatura, etc.
2. Diòxid de titani negre
El diòxid de titani tradicional és un pigment blanc àmpliament utilitzat en recobriments, plàstics, fabricació de paper i altres indústries. Tanmateix, el diòxid de titani es pot fer negre mitjançant tractaments químics especials com la hidrogenació, la reducció química, l'anodització-recuit i altres mètodes.
En comparació amb el diòxid de titani blanc tradicional, aquest diòxid de titani negre presenta capacitats d'absorció de llum i transport d'electrons significativament millorades, ha millorat les propietats d'absorció òptica i pot absorbir la llum de les regions ultraviolada a infraroja de l'espectre solar. Això es deu principalment a la seva estructura especial de nucli i closca, en la qual la capa exterior és una capa amorfa amb deficiència d'oxigen i el nucli interior és la fase cristal·lina original.
El diòxid de titani amb aquesta estructura presenta una major activitat en el rendiment fotocatalític, especialment en la capacitat d'absorció de la llum visible i les regions de llum infraroja propera, la qual cosa és de gran importància per millorar l'eficiència d'utilització de l'energia solar. Això fa que tingui un valor potencial d'aplicació en els camps de la fotocatàlisi, les cèl·lules solars, la captació solar tèrmica, etc., i proporciona una nova direcció de recerca per al potencial d'aplicació del diòxid de titani en el camp energètic.
① Producció de fotohidrogen: el TiO2 negre s'ha estudiat àmpliament per a la descomposició fotocatalítica de l'aigua per produir hidrogen a causa de la seva capacitat d'absorbir la llum visible i fins i tot la llum infraroja propera. Per exemple, els ions Ti3+ i les vacants d'oxigen produïdes per la hidrogenació poden millorar significativament l'absorció de la llum visible, la capacitat de captura del portador de càrrega i la capacitat de separació de càrrega, millorant així l'eficiència de la producció d'hidrogen fotocatalític.
② Producció d'hidrogen fotoelectroquímica: la matriu de nanotubs de TiO2 negre preparada pel mètode de reducció electroquímica mostra un rendiment fotoelectroquímic de divisió d'aigua millorat, que pot millorar eficaçment l'eficiència de la producció d'hidrogen fotoelectroquímic.
③ Fotodegradació de la matèria orgànica: el TiO2 negre té una eficiència de fotodegradació extremadament alta per a una varietat de contaminants orgànics com el fenol, el negre actiu 5, la rodamina B, el blau de metilè, etc., i s'utilitza per eliminar els contaminants ambientals.
④ Sensors fotoquímics: el TiO2 negre també s'utilitza en el desenvolupament de sensors fotoquímics a causa del seu excel·lent rendiment d'absorció de llum, que s'utilitza per detectar contaminants orgànics al medi ambient.
⑤ Teràpia fototèrmica del càncer: el TiO2 negre hidrogenat recobert de polietilè glicol s'ha estudiat per al diagnòstic i tractament del càncer, mostrant bons efectes de la teràpia fototèrmica.
⑥ Altres aplicacions energètiques i ambientals: el TiO2 negre també s'ha estudiat per a altres camps de conversió d'energia i remediació ambiental, com ara la reducció de CO2 fotocatalítica, la desinfecció antibacteriana, etc.
El progrés de la investigació sobre el diòxid de titani negre mostra que el seu rendiment d'absorció de llum i l'activitat fotocatalítica es poden regular mitjançant diferents mètodes de síntesi i enginyeria de defectes, aconseguint així una gamma més àmplia d'aplicacions en el camp de la fotocatàlisi. Tot i que s'han fet certs avenços en la investigació, el rendiment del TiO2 negre encara està lluny dels requisits de producció reals i alguns mecanismes fotocatalítics clau encara no estan clars. Es necessiten més investigacions per millorar la seva eficiència fotocatalítica i l'eficiència fotoquàntica.
