Fotokatalüütiliste keskkonnakaitsematerjalide valdkonnas on titaandioksiid oma ohutuse, mitte-toksilisuse, kõrge stabiilsuse ja taaskasutatavuse tõttu alati olnud põhitooraine. Paljud uurimis- ja arendusinsenerid ja koostiste ostjad on aga leidnud, et tavalisel mikroni{2}}suurusel titaandioksiidil pole peaaegu mingit fotokatalüütilist aktiivsust. Materjalid, mis tõepoolest saavutavad saasteainete lagunemise ja antibakteriaalse puhastusefekti, on peamiselt nano-suuruses anataasipulbri materjalid.Anataas-titaandioksiid (nanoklassiga), oma ainulaadse kristallstruktuuri ja nano-mikroskoopiliste osakeste suurusega, on muutunud spetsiaalseks fotokatalüütiliseks tooraineks tipptasemel-rakenduste jaoks, nagu veetöötlus, õhupuhastus ja funktsionaalsed antibakteriaalsed katted. See on praegu ka kaubanduslike fotokatalüsaatoritoodete põhisubstraat.
Paljud inimesed teavad ainult seda, et nano-titaandioksiid on tõhus, kuid nad pole teadlikud selle põhimõttelisest erinevusest tavalise titaandioksiidi vahel. Tegelikult määravad fotokatalüütilise aktiivsuse tugevuse peamiselt kolm mõõdet: kristallivorm, eripind ja valguse neeldumise efektiivsus. Tavalisel tööstuslikul titaandioksiidil, mille põhifunktsioonid on varjamine ja värvi reguleerimine, on suur osakeste suurus ja madal reaktsioonivõime, mistõttu see ei suuda käivitada fotokatalüütilisi reaktsioone. Anataasi titaandioksiid (nano-klass) kohandub osakeste suuruse täpse kontrolli ja kristallivormi lukustamise abil suurepäraselt fotokatalüütilise reaktsiooni põhimõttega, lahendades tööstusharu valupunktid, mis on seotud traditsiooniliste pulbrite aeglase reaktsiooni, nõrga toime ja madala kasutusmääraga.
I. Ultra nanoskaala-Suur eripind suurendab märkimisväärselt fotokatalüütilise reaktsiooni efektiivsust
Fotokatalüüs on pinnareaktsioon ja materjali efektiivne kontaktpind määrab otseselt lagunemise efektiivsuse ülemise piiri. Nanomastaabis osakeste suurus võimaldab pulbri ühtlasemat dispersiooni, mille tulemuseks on kümneid kordi suurem eripind kui tavalisel suurel{1}}osakesel titaandioksiidil. See suurem tõhus reaktsiooniliides võimaldab orgaaniliste saasteainete, bakterite, hallituse ja kahjulike gaaside täielikku adsorptsiooni õhust ja veest, mis viib täielikumate fotogenereeritud oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioonideni.
Seetõttu on nano-anataasi titaandioksiidil sama annuse korral tavaliste pulbritega võrreldes palju parem puhastusefekt. Piisav arv pindaktiivseid kohti käivitab pidevalt katalüütilise reaktsiooni, vältides suurte osakeste pulbritega seotud "sisemise ebaefektiivsuse ja pinna küllastumise" probleemi. See parandab tõhusalt tooraine kasutamist, vähendab koostisega seotud kulusid ja muudab selle ideaalseks kauakestvateks-puhastustoodeteks.
II. Ühtlasem valguse neeldumine ja fotogenereeritud kandjate suurem kasutamine
Lisaks pinna eelisele võimaldab nanomõõtmeline mikrostruktuur ühtlasemat ja stabiilsemat valguse neeldumist. Tavalised tahkete osakeste pulbrid on altid lokaalsele aglomeratsioonile ja ebaühtlasele valguse peegeldumisele, mille tulemuseks on madal valgusenergia kasutamine ja katkendlikud katalüütilised reaktsioonid. Nanoosakestel on aga suurepärane hajutatavus ja ühtlane valguskatvus, stabiilselt põnevad elektron-augupaarid nii ultraviolett- kui ka loomuliku valguse tingimustes, tekitades pidevalt tugevalt oksüdeerivaid aktiivseid rühmi.
Kasutades oma ülimat valgustundlikkust, võib see materjal kiiresti lagundada formaldehüüdi, tolueeni ja lenduvaid orgaanilisi ühendeid, rikkudes samal ajal bakterite mikroobide struktuure, täites mitmeid funktsioone, sealhulgas antibakteriaalset, hallitusevastast-ja desodoreerivat toimet. Võrreldes tavalise titaandioksiidiga on selle üldine reaktsioonikiirus märkimisväärselt paranenud, mis vastab tööstusliku -kvaliteetse-tõhusa puhastuse tootmisstandarditele.
III. Anataasi kristalne vorm, mis on loomulikult kohandatud fotokatalüüsiks, stabiilsusega, mis ületab komposiitpulbrit
Paljud kliendid ajavad rutiili ja anataasi nano-titaandioksiidi kergesti segi. Rutiili eelised seisnevad selle ilmastikukindluses ja tugevas varjamisvõimes, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt päikesekaitseks välistingimustes kasutatavates katetes; samas kui kristallilisel anataasil on fotokatalüüsiks sobivam riba struktuur, millel on pikem kandja eluiga ja madalam rekombinatsioonikiirus, mille tulemuseks on fotokatalüütiline aktiivsus, millele rutiil ei sobi. See on peamine põhjus, miks kõrgekvaliteedilistes-fotokatalüütilistes toodetes kasutatakse ainult anataasi nanopulbreid.
Lisaks on sellel materjalil stabiilsed füüsikalis-keemilised omadused, see ei kurna ega halvene toatemperatuuril ning selle fotokatalüütiline protsess on roheline katalüütiline reaktsioon, mis ei nõua täiendavaid keemilisi lisandeid, ei jäta reostusjääke ja võimaldab pikaajalist ringlussevõttu, mis on täiuslikult kooskõlas praeguse keskkonnasõbraliku arendamise suundumusega.
IV. Peamised rakendusstsenaariumid, mis hõlmavad tipptasemel{1}}keskkonnakaitsetööstust
Tänu ülitõhusale ja stabiilsele fotokatalüütilisele jõudlusele kasutatakse nano-klassi anataasi titaandioksiidi laialdaselt erinevates kõrgtehnoloogilistes-keskkonnakaitse stsenaariumides ja see on praegu turul üks küpsemaid funktsionaalseid pulbermaterjale.
1. Tööstusliku reovee ja olmeveepuhastus: seda saab kasutada värvainete, orgaanilise aine jääkide lagundamiseks ja kahjulike saasteainete jälgimiseks vees, aidates kaasa vee steriliseerimisele ja puhastamisele. See on keskkonnaveepuhastuse katalüütiliste täiteainete eelistatud tooraine.
2. Siseõhu puhastusmaterjalid: Tavaliselt kasutatakse fotokatalüütilistes pihustites, õhupuhastusfiltrites ja keskkonnasõbralikes seinakatetes, see lagundab tõhusalt formaldehüüdi ja lenduvaid orgaanilisi ühendeid kodusisustuses, saavutades pideva siseõhu puhastamise.
3. Funktsionaalne antibakteriaalne isepuhastuv kate: seda saab kanda klaasi, keraamika ja metallplaatide pindadele, moodustades isepuhastuva antibakteriaalse kilekihi, mis ühendab endas-määrdumisvastased, tolmukindlad, antibakteriaalsed ja vananemiskindlad-efektid. Seda kasutatakse laialdaselt ehituses, kodumasinate ja meditsiiniseadmete valdkonnas.
4. Polümeermaterjali modifitseerimine: lisatuna plastidele, kiududele ja kummimaterjalidele annab see toodetele antibakteriaalse, -hallitusevastase ja UV- vastupidava vananemisfunktsiooni, mis suurendab toote lisandväärtust ja kasutusiga.
V. Tööstuse valiku kokkuvõte
Fotokatalüüsi, puhastamise ja antibakteriaalsete preparaatide puhul ei tohiks kunagi asendada tavalist tööstuslikku titaandioksiidi. Valmistoote stabiilsuse ja kauakestva-puhastusvõime tagamiseks on oluline valida väga aktiivsed anataasi nanoosakesed, näiteksAnataas-titaandioksiid (nanoklassiga). Selle suur eripind, kõrge valguse läbilaskvus ja ühtlane valguse neeldumine ning kiire reaktsioonikiirus on kõigi suure -tõhusate fotokatalüütiliste toodete toimimise aluseks.
Kui vajate pulbri parameetreid, dispersiooniskeeme, proovide testimist ja konkreetsetele koostistele kohandatud hulgihinda, palunvõtke meiega ühendustigal ajal professionaalse fotokatalüütilise materjali valiku toetamiseks.