Ce este titanul negru? Poze din oțel inoxidabil titan negru
Titanul negru este un pigment compozit anorganic cu întuneric ridicat și stabilitate fizică și chimică bună. Se obține de obicei prin reducerea dioxidului de titan și are o structură de pulbere mixtă de cristal cubic de clorură de sodiu și cristal tetragonal rutil. Titanul negru are rezistență ridicată la căldură, rezistență la acizi și alcaline, putere mare de acoperire și dispersibilitate bună și este un material ecologic și non-toxic.
I. Titanul negru nu este un aliaj de titan
Titanul negru este un material din oțel inoxidabil. Utilizează un proces special de tratare a suprafeței, cum ar fi galvanizarea sau placarea cu apă, pentru a face ca suprafața din oțel inoxidabil să pară neagră. Această metodă de tratament nu numai că îmbunătățește efectul decorativ al oțelului inoxidabil, dar îi îmbunătățește și rezistența la coroziune, rezistența la uzură și rezistența la radiațiile ultraviolete.
Materialul plăcii din oțel inoxidabil cu titan negru include de obicei diferite tipuri de oțel inoxidabil, cum ar fi 201, 304, 316 etc., cu o grosime cuprinsă între 0,28 mm și 5 mm. În ceea ce privește proprietățile fizice, densitatea oțelului inoxidabil cu titan negru este de aproximativ 7,92 g/cm³, modulul de elasticitate este de 200 GPa, rezistența la tracțiune este de 520 MPa, alungirea este de 40% și duritatea este de 207HBW. Din punct de vedere al compoziției chimice, conține o anumită proporție de elemente precum carbon, siliciu, mangan, fosfor, sulf, crom, nichel și molibden.
Tipurile de oțel inoxidabil cu titan negru includ titan negru periat, titan negru matat și oglindă de titan negru etc. Aceste tipuri pot utiliza diferite procese de tratare a suprafeței în timpul procesării, cum ar fi lustruirea oglinzii, sablare cu nisip periat sau gravare. Printre acestea, placa din oțel inoxidabil cu oglindă de titan negru este realizată prin șlefuire și lustruire pe placa obișnuită din oțel inoxidabil și apoi placarea cu titan pentru a forma un strat de titan negru rezistent la coroziune pe suprafața sa.
Procesul de producție al oțelului inoxidabil cu titan negru include în principal placarea galvanică și placarea cu apă. Culoarea galvanizării este gri, în timp ce culoarea galvanizării cu apă este relativ neagră. Dacă placa de oțel inoxidabil 304 sau 316 este utilizată pentru placarea cu apă a titanului negru, culoarea poate fi ajustată la negru sau albastru în funcție de cerințele clientului. Placa din oțel inoxidabil cu titan negru este relativ simplă în procesul de procesare, culoarea este stabilă și rareori există probleme serioase ale diferențelor de culoare. Are proprietăți decorative puternice. Ca o culoare versatilă, negrul poate fi aplicat la o varietate de scene pentru a crea un efect decorativ de înaltă calitate și atmosferic.
II. Există titan negru?
1. Suboxid de titan
Suboxidul de titan este un material funcțional de energie nouă anorganic, negru pur, foarte activ, iar culoarea sa este neagră.
În ceea ce privește structura chimică, se află între dioxidul de titan (TiO2) și titanul metalic. Are o varietate de forme, inclusiv forme policristaline și cristaline, dintre care cele mai comune sunt anataza și rutilul. Structura suboxidului de titan de tip anatază este un sistem tetragonal, iar structura suboxidului de titan de tip rutil este un sistem hexagonal.
Suboxidul de titan este un material ecologic și non-toxic care îndeplinește standardele de siguranță alimentară și nu provoacă daune pielii, satisfacând nevoile de dezvoltare ale unei economii cu emisii scăzute de carbon. Suboxidul de titan are o conductivitate electrică bună, în special faza Ti4O7, a cărei conductivitate de un singur cristal este de până la 1500S/cm³. În plus, suboxidul de titan are, de asemenea, stabilitate termică ridicată și dispersibilitate bună și poate fi dispersat uniform în apă și rășină.
Caracteristicile negre ale suboxidului de titan îl fac utilizat pe scară largă în fotocatalizatori, materiale pentru electrozi pentru baterii, materiale cu matrice neagră LED și alte domenii. Datorită proprietăților sale fizice și chimice unice, dioxidul de titan poate fi folosit ca catod pentru a înlocui grafitul în câmpul bateriei pentru a reduce atenuarea capacității cauzată de ciclul de încărcare și descărcare. În același timp, arată, de asemenea, performanțe bune în industria chimică, electrometalurgie, galvanizare, industria protecției mediului și tratarea apei.
1>Caracteristicile dioxidului de titan
① Proprietăți fizice: Are o conductivitate electrică bună la temperatura camerei, în special Ti4O7, a cărui conductivitate a unui singur cristal este de 1500Scm-1. Densitatea volumului este de 3,15 g/cm³-3,18 g/cm³.
② Proprietăți chimice: Are stabilitate chimică ridicată și rezistență la coroziune. La 50 grade și o concentrație de 42% H2SO4, rata de coroziune statică este de numai 0,019 g/m²/zi. Are proprietăți electrochimice bune. La temperatura camerei, curentul de lucru este controlat la 5-20mA/cm². Materialul poate fi folosit atât ca electrozi pozitivi, cât și ca electrozi negativi pentru reacțiile de degajare a hidrogenului și oxigenului, iar suprapotențialul de degajare a hidrogenului și oxigenului este foarte mare.
③ Stabilitate termică: rezistența la temperatură a oxidului de titan în atmosfera oxidantă este mai mică de 600 grade, iar dimensiunea particulelor de pulbere este mai mică sau egală cu 1,0 μm.
④ Protecția mediului și non-toxicitate: îndeplinește standardele de siguranță alimentară, nu va provoca daune pielii și răspunde nevoilor de dezvoltare ale unei economii cu emisii scăzute de carbon.
2>Domenii de aplicare ale oxidului de titan
① Câmpul bateriei: Ca înlocuitor al catodului pentru grafit, poate reduce scăderea capacității cauzată de ciclul de încărcare și descărcare; este folosit ca electrozi și materiale bipolare pentru pile de combustibil, baterii zinc-aer și baterii cu flux.
② Industria chimică: Datorită stabilității sale chimice și conductibilității excelente, poate fi utilizat în industria clor-alcalină, fabricarea cloratului, prepararea acidului dicromic și electrosinteza organică.
③ Câmp electrometalurgic: Ca electrod pentru depunerea electrolitică de zinc, recuperarea metalelor, oxidul de mangan electrolitic, producția de folii metalice și reciclarea soluției de gravare a plăcilor de circuit imprimat.
④ Câmp de galvanizare: Deoarece electrolitul conține substanțe foarte corozive, cum ar fi ionii de fluorură, electrodul de oxid de titan are un suprapotențial ridicat de evoluție a oxigenului, rezistență puternică la coroziune, rezistență la uzură și dimensiune stabilă a electrodului.
⑤ Industria de protecție a mediului și domeniul de tratare a apei: utilizat pe scară largă în degradarea electrocatalitică a poluanților organici și levigatul depozitului de gunoi, tratarea electrocatalitică a apelor uzate fenol, tratarea apelor uzate de tipărire și vopsire, tratarea apelor uzate din câmpurile petroliere, tratarea apelor uzate spitalicești, electroliza apei de mare pentru producerea de hidrogen, desalinizarea apei de mare , electroliza dezinfectării apei și producerea de ozon.
⑥ Câmp de protecție catodică: utilizat pentru protecția împotriva coroziunii a rezervoarelor de stocare a petrolului, a navelor, a docurilor, a podurilor și a betonului armat și pentru protecția catodică a solului.
Există diverse metode de preparare a dioxidului de titan, inclusiv metoda sol-gel, metoda hidrotermală, metoda de oxidare la temperatură înaltă etc.
2. Dioxid de titan negru
Dioxidul de titan tradițional este un pigment alb utilizat pe scară largă în acoperiri, materiale plastice, fabricarea hârtiei și alte industrii. Cu toate acestea, dioxidul de titan poate fi făcut negru prin tratamente chimice speciale, cum ar fi hidrogenarea, reducerea chimică, anodizarea-recoacere și alte metode.
În comparație cu dioxidul de titan alb tradițional, acest dioxid de titan negru prezintă capacități de absorbție a luminii și de transport de electroni semnificativ îmbunătățite, are proprietăți de absorbție optică îmbunătățite și poate absorbi lumina din regiunile ultraviolete în infraroșu ale spectrului solar. Acest lucru se datorează în principal structurii sale speciale miez-cochilie, în care învelișul exterior este un strat amorf cu deficit de oxigen, iar miezul interior este faza cristalină originală.
Dioxidul de titan cu această structură prezintă o activitate mai mare în performanța fotocatalitică, în special în capacitatea de absorbție a luminii vizibile și a regiunilor de lumină în infraroșu apropiat, ceea ce este de mare importanță pentru îmbunătățirea eficienței de utilizare a energiei solare. Acest lucru îl face să aibă o valoare potențială de aplicare în domeniile fotocatalizei, celulelor solare, colectării solare termice etc. și oferă o nouă direcție de cercetare pentru potențialul de aplicare al dioxidului de titan în domeniul energetic.
① Producția de fotohidrogen: TiO2 negru a fost studiat pe scară largă pentru descompunerea fotocatalitică a apei pentru a produce hidrogen datorită capacității sale de a absorbi lumina vizibilă și chiar lumina infraroșie apropiată. De exemplu, ionii de Ti3+ și locurile libere de oxigen produse prin hidrogenare pot îmbunătăți semnificativ absorbția luminii vizibile, capacitatea de captare a purtătorului de sarcină și capacitatea de separare a sarcinii, îmbunătățind astfel eficiența producției de hidrogen fotocatalitic.
② Producția de hidrogen fotoelectrochimic: Rețeaua de nanotuburi TiO2 negre preparată prin metoda de reducere electrochimică prezintă performanțe îmbunătățite de divizare a apei fotoelectrochimice, care pot îmbunătăți eficient eficiența producției de hidrogen fotoelectrochimic.
③ Fotodegradarea materiei organice: TiO2 negru are o eficiență de fotodegradare extrem de ridicată pentru o varietate de poluanți organici, cum ar fi fenolul, negrul activ 5, rodamină B, albastrul de metilen etc. și este utilizat pentru a îndepărta poluanții de mediu.
④ Senzori fotochimici: Black TiO2 este, de asemenea, utilizat în dezvoltarea senzorilor fotochimici datorită performanței sale excelente de absorbție a luminii, care este utilizat pentru a detecta poluanții organici din mediu.
⑤ Terapia fototermală a cancerului: TiO2 negru hidrogenat acoperit cu polietilen glicol a fost studiat pentru diagnosticarea și tratamentul cancerului, arătând efecte bune de terapie fototermală.
⑥ Alte aplicații energetice și de mediu: TiO2 negru a fost studiat și pentru alte domenii de conversie a energiei și de remediere a mediului, cum ar fi reducerea fotocatalitică a CO2, dezinfecția antibacteriană etc.
Progresul cercetării asupra dioxidului de titan negru arată că performanța sa de absorbție a luminii și activitatea fotocatalitică pot fi reglate prin diferite metode de sinteză și ingineria defectelor, realizând astfel o gamă mai largă de aplicații în domeniul fotocatalizei. Deși s-au înregistrat anumite progrese în cercetare, performanța TiO2 negru este încă departe de cerințele reale de producție, iar unele mecanisme fotocatalitice cheie sunt încă neclare. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a îmbunătăți eficiența fotocatalitică și eficiența fotocuantică.
