ВВЕДЕНИЕ В Диоксид Титана

 

Чистый диоксид титана (TiO2) – это бесцветное твердое кристаллическое вещество. TiO2 – это стабильное (самый стабильное из всех известных белых пигментов), нелетучее, нерастворимое в кислотах, щелочах и растворах при нормальных условиях вещество. Диоксид титана отличается высокой реакционной устойчивостью к различным соединениям, в том числе и к токсичным, содержащимся в воздушной среде. Но он растворяется в HF (плавиковая кислота) и горячей, концентрированной H2SO4 (серная кислота). TiO2 негорючее и невоспламеняемое вещество.

Из-за своей инертности, диоксид титана нетоксичнен и, в общем, считается очень безопасным веществом. Он может контактировать с продуктами в упаковке, а в определенных концентрациях его можно использовать и как пищевой краситель.

TiO2 – полиморфен и встречается в трех основных кристаллических формах. Существуют три формы, анатаз (октаэдрит), рутил и брукит, последний в природе встречаются редко и, хотя эту форму и готовят в лабораториях, коммерческого интереса она не представляет.

Несмотря на бесцветность, в больших количествах диоксид титана чрезвычайно эффективный белый пигмент, если он хорошо очищен. TiO2 практически не поглощает никакого падающего света в видимой области спектра. Свет или передается, или преломляется через кристалл или же отражается на поверхностях. Достаточное количество света передается через большие кристаллы TiO2 , которые следовало бы хорошо отделять при использовании в качестве пигмента, но здесь так много поверхностей, что свет, проходящий через одну поверхность, будет отражен другими.

Нановолокна из диоксида титана показали выдающиеся таланты Учёные преуспели в создании наноматериала с весьма низкой стоимостью и множеством потенциальных способностей. По сути, это титановые белила (TiO2) — массово производимое недорогое вещество, с которым мы сталкиваемся каждый день. Однако выполнено оно в запатентованной форме нановолокон — и в таком виде показывает очень необычные свойства. На основе такого наноматериала, заявляет разработчик, возможно эффективное фотокаталитическое разложение воды на кислород и водород под действием солнечных лучей, а также создание необрастающих мембран для фильтрования воды, включая опреснительные цели. Кроме того, он бактерициден, может обеспечивать эффективную стерилизацию и, наконец, работать в высокоэффективных ячейках Гретцеля. Обычно в качестве катализатора для разложения воды на кислород и водород используют платину — материал очень дорогой и менее доступный, чем титановые белила. Мембраны же, применяемые в прямом осмосе для опреснения воды, довольно быстро покрываются биоплёнкой, резко снижающей производительность установок, которые нуждаются в результате в регулярной и непростой очистке. Естественно, бактерицидные нановолокна могут полностью снять эту проблему Сингапурские исследователи демонстрируют, что всего 0,5 г нановолокон диоксида титана, покрытых окислом меди, при помещении в литр сточных вод способны производить 1,53 мл водорода в час дневного времени. Может показаться, что такая производительность ничтожна, но она в три раза выше показателей платинового катализатора. Более того, в зависимости от типа сточных вод (менее загрязнённые и более прозрачные для солнечных лучей предпочтительнее) количество генерируемого за час из литра воды водорода может достигать 200 мл, причём при добавлении нановолокон диоксида титана эта цифра растёт. В случае кубометра сточных вод речь идёт о 200 л водорода в час, хотя всё это, конечно, требует дополнительного подтверждения в более масштабных экспериментах Но зачем использовать именно сточную воду? Дело в том, что Сингапур — остров, на котором всегда есть проблемы с пресной водой. Очистка стоков здесь чрезвычайно важна для сохранения водного баланса, ведь это дешевле, чем завоз танкерами или опреснение морской воды. Если же при этом можно ещё генерировать водород, то, очевидно, процесс станет энергетически выгодным. Кроме того, антибактериальные свойства нановолокон, возможно, позволят использовать их в составе стерилизующих бинтов, обеззараживающих раневую поверхность и при этом свободно пропускающих воздух (само собой, без бактерий). Одновременно чудо-наноматериал группы Даррена Суна показал отличные результаты в экспериментах с литиевыми батареями. Сферические наночастицы диоксида титана, модифицированные добавлением углерода и использованные в качестве анода для плоских литиевых аккумуляторов, позволили удвоить ёмкость последних при значительном росте числа допустимых перезарядок (то есть длительности жизни батарей).

 

 

Диоксид титана и оксид меди в гетеросоединениях оказались более эффективны для фотохимического получения водорода, чем платина.