TiO2 - Dioxid de titan

1. Introducere

TiO2 se prezintă în trei stări polimorfe stabile: rutil (tetragonal), anatas (tetragonal) și brookit (ortorombic).Dioxidul de titan (TiO2) este utilizat in: pigmenti, filter optice, straturi antireflectie, senzori si catalizatori. Aceasta gama larga de utilizari ale TiO2 se datoreaza proprietatilor structurale. [1]

TiO2 este considerat ca fiind unul dintre cei mai buni oxizi, deoarece este ieftin, are banda larga (3.2 eV) si este un material semiconductor nontoxic. Acest oxid a fost larg raspandit in: fotocataliza, senzori, cosmetice, materiale de decorare ale suprafetelor etc. Morfologia si dimensiunea particulelor in faza cristalina nanometrica a TiO2 joaca un rol important in diverse cercetari cu respectarea relatiei lor cu prorietatile chimice, fizice, fotosenzitive, catalitice si electrice a acestui oxid.

Lichidele ionice au gasit o mare atentie asupra prepararii nanoparticulelor de TiO2 la temperature camerei in ultimele doua decenii. Nanoparticulele de TiO2 au diverse proprietati: stabilitate termica ridicata, conductivitate ionica buna, presiune de vapori neglijabila, putere excelenta a solventului pentru component organice si anorganice care sustine evolutia nanoparticulelor.

Au fost utilizate diferite tehnici de preparare ale nanoparticulelor de TiO2 precum: metoda sol-gel, coprecipitarea, metoda hidrotermala, depunere din faza de vapori, sinteza electrochimica etc.[2]

Dioxidul de titan este unul dintre oxizii semiconductori cu proprietati biologice si diferite aplicatii: senzori de gaz, cellule solare lichide, sticle cu autocuratare. Straturile fotocatalitice antimicrobiene, incluzand nanoparticule de TiO2, pot fi o metoda de prevenire a microorganismelor ce se dezvolta pe suprafata cladirilor. Eficienta cu care TiO2 degradeaza contaminantii organic din aer si apa a fost studiata de mai bine de 30 de ani. Acest oxid a fost utilizat pe scara larga in producerea de sticla cu proprietati care includ: stabilitate chimica, transparent optica buna, indice de refractive ridicat, cost scazut si non-toxicitate.[3]

Unul dintre principalele dezavantaje ale utilizării TiO2 ca fotocatalizator este faptul că decalajul de bandă se află în domeniul apropiat de UV al spectrului electromagnetic: 3,2 eV pentru faza de anatază . Ca urmare, numai lumina UV poate creea perechi de electroni-gauri și inițiază procesul fotocatalitic. Cu toate acestea, lumina UV constituie doar o mică parte (aproximativ 3-5%) a spectrului solar. Deci, cercetarea excesivă a cercetătorilor este în curs de desfășurare pentru a transfera răspunsul optic TiO2 la gama de lumină vizibilă. Pentru a depăși această problemă, s-au efectuat numeroase studii pentru a îmbunătăți activitatea fotocatalitică a TiO2 prin incorporarea unei cantități adecvate de oxid de metal de tranziție, cum ar fi Fe, Zn, Cu, Ni și V . Dopajul acestor metale reduce în mod esențial decalajul benzii de TiO2 pentru foto-excitație și in acelasi timp reduce viteza de recombinare a perechilor de electroni cu gaură fotogenerată [4]

2. Activitate fotocatalitica

Metil orange (MO), azo colorant stabil, este un compus care conține grupe azo (N = N) legate sp2 aromatic de atomi de C hibridizați. MO este utilizat în mod obișnuit ca indicator de titrare și agent de colorare, având în vedere stabilitatea sa ridicată. În această lucrare am investigat activitatea fotocatalitică a fotocatalizatorului preparat asupra degradării MO. Figura 5 prezintă modificările spectrale UV Vis de soluție apoasă MO în prezența PY / Ti02.