Titan đen là gì? Hình ảnh thép không gỉ Titan đen
Titan đen là một sắc tố tổng hợp vô cơ có độ đen cao và độ ổn định vật lý và hóa học tốt. Nó thường thu được bằng cách khử titan dioxide và có cấu trúc bột hỗn hợp gồm tinh thể khối natri clorua và tinh thể tứ giác rutile. Titan đen có khả năng chịu nhiệt cao, kháng axit và kiềm, khả năng che giấu cao và khả năng phân tán tốt, là vật liệu thân thiện với môi trường và không độc hại.
I. Titan đen không phải là hợp kim titan
Titan đen là vật liệu thép không gỉ. Nó sử dụng quy trình xử lý bề mặt đặc biệt như mạ điện hoặc mạ nước để làm cho bề mặt thép không gỉ có màu đen. Phương pháp xử lý này không chỉ nâng cao hiệu quả trang trí của thép không gỉ mà còn cải thiện khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và khả năng chống bức xạ cực tím.
Chất liệu của tấm inox titan đen thường bao gồm các loại thép không gỉ khác nhau như 201, 304, 316, v.v., có độ dày dao động từ 0,28mm đến 5mm. Về tính chất vật lý, mật độ của thép không gỉ titan đen khoảng 7,92 g / cm³, mô đun đàn hồi là 200 GPa, độ bền kéo là 520 MPa, độ giãn dài là 40% và độ cứng là 207HBW. Về thành phần hóa học, nó chứa một tỷ lệ nhất định các nguyên tố như carbon, silicon, mangan, phốt pho, lưu huỳnh, crom, niken và molypden.
Các loại thép không gỉ titan đen bao gồm titan đen chải, titan đen mờ và gương titan đen, v.v. Những loại này có thể sử dụng các quy trình xử lý bề mặt khác nhau trong quá trình xử lý, chẳng hạn như đánh bóng gương, phun cát chải hoặc khắc. Trong số đó, tấm thép không gỉ gương titan màu đen được chế tạo bằng cách mài và đánh bóng trên tấm thép không gỉ thông thường, sau đó mạ titan để tạo thành lớp titan đen chống ăn mòn trên bề mặt.
Quy trình sản xuất thép không gỉ titan đen chủ yếu bao gồm mạ điện và mạ nước. Màu mạ điện là màu xám, trong khi màu mạ nước tương đối đen. Nếu dùng tấm inox 304 hoặc 316 để mạ nước titan đen thì màu sắc có thể điều chỉnh thành đen hoặc xanh tùy theo yêu cầu của khách hàng. Tấm thép không gỉ titan màu đen tương đối đơn giản trong quá trình gia công, màu sắc ổn định và hiếm khi xảy ra vấn đề chênh lệch màu sắc nghiêm trọng. Nó có tính chất trang trí mạnh mẽ. Là một màu linh hoạt, màu đen có thể được áp dụng cho nhiều cảnh khác nhau để tạo ra hiệu ứng trang trí cao cấp và không khí.
II. Có titan đen không?
1. Titan Suboxide
Titanium Suboxide là một vật liệu chức năng năng lượng mới vô cơ có màu đen tinh khiết, có hoạt tính cao và màu của nó là màu đen.
Về cấu trúc hóa học, nó nằm giữa titan dioxide (TiO2) và titan kim loại. Nó có nhiều dạng khác nhau, bao gồm dạng đa tinh thể và dạng tinh thể, trong đó phổ biến nhất là dạng anatase và rutile. Cấu trúc của titan suboxide loại anatase là một hệ thống tứ giác và cấu trúc của suboxide titan loại rutile là một hệ thống lục giác.
Titanium suboxide là vật liệu thân thiện với môi trường, không độc hại, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và không gây tổn thương cho da, đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế ít carbon. Titan suboxit có tính dẫn điện tốt, đặc biệt là pha Ti4O7, có độ dẫn điện đơn tinh thể cao tới 1500S/cm³. Ngoài ra, titan suboxide còn có độ ổn định nhiệt cao và độ phân tán tốt, có thể phân tán đều trong nước và nhựa.
Các đặc tính màu đen của titan suboxide làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các chất xúc tác quang, vật liệu điện cực pin, vật liệu ma trận đen LED và các lĩnh vực khác. Do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó, titan dioxide có thể được sử dụng làm cực âm để thay thế than chì trong trường pin để giảm sự suy giảm điện dung do chu kỳ sạc và xả gây ra. Đồng thời, nó cũng cho thấy hiệu suất tốt trong ngành hóa chất, luyện kim điện, mạ điện, công nghiệp bảo vệ môi trường và xử lý nước.
1>Đặc tính titan dioxide
① Tính chất vật lý: Nó có độ dẫn điện tốt ở nhiệt độ phòng, đặc biệt là Ti4O7, có độ dẫn điện đơn tinh thể là 1500Scm-1. Mật độ thể tích là 3,15 g/cm³―3,18g/cm³.
② Tính chất hóa học: Có tính ổn định hóa học cao và khả năng chống ăn mòn. Ở 50 độ và nồng độ H2SO4 42%, tốc độ ăn mòn tĩnh chỉ là 0,019g/m2/ngày. Nó có tính chất điện hóa tốt. Ở nhiệt độ phòng, dòng điện làm việc được kiểm soát ở mức 5-20mA/cm². Vật liệu này có thể được sử dụng làm cả điện cực dương và điện cực âm cho các phản ứng tạo ra hydro và oxy, và khả năng sinh ra hydro và oxy là rất cao.
③ Độ ổn định nhiệt: Khả năng chịu nhiệt độ của oxit titan trong môi trường oxy hóa nhỏ hơn 600 độ và kích thước hạt bột nhỏ hơn hoặc bằng 1,0μm.
④ Bảo vệ môi trường và không độc hại: Đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cấp thực phẩm, không gây tổn thương cho da và đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế ít carbon.
2>Các lĩnh vực ứng dụng của oxit titan
① Trường pin: Là chất thay thế cực âm cho than chì, nó có thể làm giảm sự phân rã điện dung do chu kỳ sạc và xả gây ra; nó được sử dụng làm điện cực và vật liệu lưỡng cực cho pin nhiên liệu, pin kẽm-không khí và pin dòng.
② Công nghiệp hóa chất: Do tính ổn định và độ dẫn hóa học tuyệt vời, nó có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp clo-kiềm, sản xuất clorat, điều chế axit dichromic và điện tổng hợp hữu cơ.
③ Lĩnh vực luyện kim điện: Là điện cực để lắng đọng kẽm điện phân, thu hồi kim loại, oxit mangan điện phân, sản xuất lá kim loại và tái chế dung dịch khắc bảng mạch in.
④ Trường mạ điện: Do chất điện phân chứa các chất có tính ăn mòn cao như ion florua, nên điện cực oxit titan có điện thế tiến hóa oxy cao, khả năng chống ăn mòn mạnh, chống mài mòn và kích thước điện cực ổn định.
⑤ Công nghiệp bảo vệ môi trường và lĩnh vực xử lý nước: được sử dụng rộng rãi trong phân hủy xúc tác điện của các chất ô nhiễm hữu cơ và nước rỉ rác, xử lý điện hóa nước thải phenol, xử lý nước thải in và nhuộm, xử lý nước thải mỏ dầu, xử lý nước thải bệnh viện, điện phân nước biển để sản xuất hydro, khử muối nước biển , điện phân khử trùng nước và sản xuất ozone.
⑥ Lĩnh vực bảo vệ catốt: dùng để bảo vệ chống ăn mòn bể chứa dầu, tàu thủy, bến tàu, cầu và bê tông cốt thép, và bảo vệ catốt cho đất.
Có nhiều phương pháp khác nhau để điều chế titan dioxide, bao gồm phương pháp sol-gel, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp oxy hóa ở nhiệt độ cao, v.v.
2. Titan dioxide đen
Titanium dioxide truyền thống là chất màu trắng được sử dụng rộng rãi trong sơn, nhựa, sản xuất giấy và các ngành công nghiệp khác. Tuy nhiên, titan dioxide có thể được tạo thành màu đen thông qua các phương pháp xử lý hóa học đặc biệt như hydro hóa, khử hóa học, ủ anodizing và các phương pháp khác.
So với titan dioxide màu trắng truyền thống, titan dioxide màu đen này thể hiện khả năng hấp thụ ánh sáng và vận chuyển điện tử được tăng cường đáng kể, cải thiện đặc tính hấp thụ quang học và có thể hấp thụ ánh sáng từ vùng cực tím đến hồng ngoại của quang phổ mặt trời. Điều này chủ yếu là do cấu trúc lõi-vỏ đặc biệt của nó, trong đó lớp vỏ bên ngoài là lớp vô định hình thiếu oxy và lõi bên trong là pha tinh thể ban đầu.
Titanium dioxide với cấu trúc này thể hiện hoạt tính cao hơn trong hiệu suất xúc tác quang, đặc biệt là khả năng hấp thụ của vùng ánh sáng khả kiến và vùng ánh sáng cận hồng ngoại, có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời. Điều này làm cho nó có giá trị ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực quang xúc tác, pin mặt trời, thu nhiệt mặt trời, v.v. và đưa ra hướng nghiên cứu mới về tiềm năng ứng dụng của titan dioxide trong lĩnh vực năng lượng.
① Sản xuất quanghydrogen: TiO2 đen đã được nghiên cứu rộng rãi để phân hủy nước bằng xúc tác quang để tạo ra hydro vì nó có khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và thậm chí cả ánh sáng cận hồng ngoại. Ví dụ, các ion Ti3+ và chỗ trống oxy được tạo ra bởi quá trình hydro hóa có thể tăng cường đáng kể khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến, khả năng bắt giữ chất mang điện tích và khả năng tách điện tích, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất hydro xúc tác quang.
② Sản xuất hydro quang điện hóa: Mảng ống nano TiO2 màu đen được điều chế bằng phương pháp khử điện hóa cho thấy hiệu suất tách nước quang điện hóa được nâng cao, có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả sản xuất hydro quang điện hóa.
③ Phân hủy quang chất hữu cơ: TiO2 đen có hiệu suất phân hủy quang cực cao đối với nhiều loại chất ô nhiễm hữu cơ như phenol, hoạt tính đen 5, rhodamine B, xanh methylene, v.v. và được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm môi trường.
④ Cảm biến quang hóa: TiO2 đen cũng được sử dụng trong việc phát triển cảm biến quang hóa do hiệu suất hấp thụ ánh sáng tuyệt vời, dùng để phát hiện các chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường.
⑤ Liệu pháp quang nhiệt ung thư: TiO2 đen hydro hóa phủ polyethylene glycol đã được nghiên cứu để chẩn đoán và điều trị ung thư, cho thấy hiệu quả liệu pháp quang nhiệt tốt.
⑥ Các ứng dụng năng lượng và môi trường khác: TiO2 đen cũng đã được nghiên cứu cho các lĩnh vực chuyển đổi năng lượng và xử lý môi trường khác, chẳng hạn như khử CO2 bằng quang xúc tác, khử trùng kháng khuẩn, v.v.
Tiến trình nghiên cứu về titan dioxide đen cho thấy hiệu suất hấp thụ ánh sáng và hoạt động xúc tác quang của nó có thể được điều chỉnh thông qua các phương pháp tổng hợp và kỹ thuật khiếm khuyết khác nhau, từ đó đạt được phạm vi ứng dụng rộng hơn trong lĩnh vực quang xúc tác. Mặc dù đã đạt được một số tiến bộ nghiên cứu nhất định nhưng hiệu suất của TiO2 đen vẫn còn xa so với yêu cầu sản xuất thực tế và một số cơ chế xúc tác quang quan trọng vẫn chưa rõ ràng. Cần nghiên cứu sâu hơn để cải thiện hiệu suất xúc tác quang và hiệu suất quang lượng tử của nó.
