Budowa i właściwości cząsteczek dwutlenku tytanu

Inżynieria materiałowa pozwala na efektywne wykorzystywanie właściwości różnych związków chemicznych, m.in. przez łączenie ich z innymi, stosowanie ich w nieco innych formach lub wykorzystywanie innowacyjnych metod wytwarzania. Wśród substancji, które były znane od pewnego czasu, lecz okazały się nieocenione ze względu na nowe wyzwania dotyczące potrzeby podejmowania działań na rzecz klimatu i zmniejszenia ilości zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu, a także walki z drobnoustrojami chorobotwórczymi znalazł nano dwutlenek tytanu. Przyjrzyjmy się bliżej własnościom tego związku oraz jego zastosowaniom.

Czym charakteryzuje się dwutlenku tytanu?

Tlenek tytanu IV (TiO₂) składa się z atomu tytanu oraz dwóch atomów tlenu i należy do najtrwalszych z tlenków tego pierwiastka. W dwutlenku tytanu każdy jon tytanu Ti4+ jest połączony wiązaniem z sześcioma jonami tlenu O^2-. Ditlenek tytanu jest ciałem stałym o biało-szarej barwie, pozbawionym zapachu. Występuje w naturalnej postaci w trzech odmianach polimorficznych – jako tetragonalny rutyl, a także bardziej stabilny rombowy brukit oraz anataz. Pozyskuje się go zazwyczaj z rud tytanu albo ilmenitu. Tradycyjne sposoby wykorzystania TiO₂ to wytwarzanie farb i lakierów, gdzie poprawia on twardość, wytrzymałość, oraz współczynnik odbicia, a także produkcja tworzyw sztucznych oraz wytwarzanie środków spożywczych. W postaci nanocząsteczek ditlenek tytanu wykazuje właściwości, jaki jest pozbawiony w przypadku występowania w skali mikrocząsteczek. W grę wchodzi tu wysoka aktywność fotokatalityczna, adsorpcja promieniowania ultrafioletowego oraz hydrofilowość. Wynikają ona ze znacznie większej ilości atomów na powierzchni sieci krystalicznej.

Gdzie wykorzystuje się właściwości nano cząsteczek dwutlenku tytanu?

Nano cząsteczki dwutlenku tytanu są używane do tworzenia powłok fotokatalitycznych, które pozwalają na usuwanie zanieczyszczeń powietrza, zwłaszcza tlenków azotu. Są użyteczne, jeżeli chodzi o samooczyszczanie powierzchni, a także ułatwianie spływania wody oraz usuwanie przykrych zapachów. Z uwagi na swoją zdolność do utleniania rozmaitych związków są przydatne do zwalczania drobnoustrojów chorobotwórczych – grzybów, zarodników pleśni, bakterii, a także wielu wirusów, w tym SARS COV-2 powodującego COVID-19.