ಪರಿಚಯಿಸಿ:
ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ,ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್(TiO2) ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನ್ವಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಕರ್ಷಕ ಸಂಯುಕ್ತವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದೆ. ಈ ಸಂಯುಕ್ತವು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಹಲವಾರು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅಮೂಲ್ಯವಾಗಿದೆ. ಅದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಆಕರ್ಷಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಆಳವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬೇಕು. ಈ ಬ್ಲಾಗ್ ಪೋಸ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿ, ನಾವು ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ರಚನೆಯನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವಿಶೇಷ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಹಿಂದಿನ ಮೂಲಭೂತ ಕಾರಣಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲುತ್ತೇವೆ.
1. ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ:
ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಅದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೂTiO2ಮೂರು ಸ್ಫಟಿಕದ ಹಂತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ಅನಾಟೇಸ್, ರೂಟೈಲ್ ಮತ್ತು ಬ್ರೂಕೈಟ್), ನಾವು ಎರಡು ಸಾಮಾನ್ಯ ರೂಪಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ: ರೂಟೈಲ್ ಮತ್ತು ಅನಾಟೇಸ್.
A. ರೂಟೈಲ್ ರಚನೆ:
ರೂಟೈಲ್ ಹಂತವು ಅದರ ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಗೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಪರಮಾಣು ಆರು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಸುತ್ತುವರೆದಿದೆ, ಇದು ತಿರುಚಿದ ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ದಟ್ಟವಾದ ಪರಮಾಣು ಪದರವನ್ನು ನಿಕಟ-ಪ್ಯಾಕ್ಡ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಯು ರೂಟೈಲ್ ಅಸಾಧಾರಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಬಾಳಿಕೆ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಬಣ್ಣ, ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಸನ್‌ಸ್ಕ್ರೀನ್ ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಬಿ. ಅನಾಟೇಸ್ ರಚನೆ:
ಅನಾಟೇಸ್‌ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಟೈಟಾನಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳು ಐದು ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳಿಗೆ ಬಂಧಿತವಾಗಿದ್ದು, ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವ ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ರೂಟೈಲ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತೆರೆದ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಅನಾಟೇಸ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೌರ ಕೋಶಗಳು, ವಾಯು ಶುದ್ಧೀಕರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂ-ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ಲೇಪನಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.
2. ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರ:
ಶಕ್ತಿಯ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವು TiO2 ನ ಮತ್ತೊಂದು ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಅಂತರವು ವಸ್ತುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಅದರ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
A. ರೂಟೈಲ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆ:
ರೂಟೈಲ್ TiO2ಸರಿಸುಮಾರು 3.0 eV ಯ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಿರಿದಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಸೀಮಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅದರ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯು ನೇರಳಾತೀತ (UV) ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಸನ್‌ಸ್ಕ್ರೀನ್‌ನಂತಹ UV ರಕ್ಷಕಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಬಿ. ಅನಾಟೇಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆ:
ಅನಾಟೇಸ್, ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಸುಮಾರು 3.2 eV ಯ ವಿಶಾಲವಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಅನಾಟೇಸ್ TiO2 ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಟಿಕ್ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಉತ್ಸುಕವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ಜಿಗಿಯುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವಿವಿಧ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ನೀರಿನ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ಮತ್ತು ವಾಯು ಮಾಲಿನ್ಯ ತಗ್ಗಿಸುವಿಕೆಯಂತಹ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಬಾಗಿಲು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ.
3. ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳು:
ದಿTio2 ರ ರಚನೆನ್ಯೂನತೆಗಳಿಲ್ಲದೆ ಅಲ್ಲ. ಈ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳು ಅವುಗಳ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ.
A. ಆಮ್ಲಜನಕ ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳು:
TiO2 ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನೊಳಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳು ಜೋಡಿಯಾಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಬಣ್ಣ ಕೇಂದ್ರಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
B. ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾರ್ಪಾಡು:
ನಿಯಂತ್ರಿತ ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಇತರ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳೊಂದಿಗೆ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕಗೊಳಿಸುವಿಕೆ, TiO2 ನ ಕೆಲವು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ಲಾಟಿನಂನಂತಹ ಲೋಹಗಳೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಅದರ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಸಾವಯವ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳು ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಫೋಟೋಆಕ್ಟಿವಿಟಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು.
ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ:
Tio2 ನ ಅಸಾಧಾರಣ ರಚನೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅದರ ಗಮನಾರ್ಹ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಬಳಕೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. TiO2 ನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ರೂಪವು ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ ರೂಟೈಲ್ ರಚನೆಯಿಂದ ತೆರೆದ, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರುವ ಅನಾಟೇಸ್ ಹಂತದವರೆಗೆ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಶಕ್ತಿಯ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರಗಳು ಮತ್ತು ವಸ್ತುಗಳೊಳಗಿನ ದೋಷಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವ ಮೂಲಕ, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಶುದ್ಧೀಕರಣ ತಂತ್ರಗಳಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಕೊಯ್ಲು ಮಾಡುವವರೆಗಿನ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ತಮ್ಮ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಬಹುದು. ನಾವು ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ರಹಸ್ಯಗಳನ್ನು ಬಿಚ್ಚಿಡುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಭರವಸೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಅಕ್ಟೋಬರ್-30-2023