تکنولوژی اصلاح پوشش معدنی و آلی دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم روتیل یک نیمه رسانا با عرض باند حدود 3.0eV است. دارای فعالیت فوتوکاتالیستی قوی بدون تغییر سطح است، به طوری که می تواند رادیکال های آزاد اکسیژن بسیار فعال را تحت تابش پرتوهای فرابنفش خورشیدی تولید کند. ، این رادیکال آزاد اکسیژن می تواند یک توانایی اکسیداسیون قوی اعمال کند که به محیط اطراف دی اکسید تیتانیوم آسیب می رساند و عمر مفید محصول را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین، اصلاح سطح یک کار بسیار مهم در تولید و پردازش دی اکسید تیتانیوم است.
اصلاح سطحی استفاده از افزودنی های اصلاح کننده برای واکنش با سطح دی اکسید تیتانیوم است که در نتیجه ویژگی های سطح را تغییر داده و عملکرد محصول را بهبود می بخشد. در حال حاضر، اصلاح سطح دی اکسید تیتانیوم تقریباً به دو روش تقسیم می شود: پوشش معدنی و پوشش آلی.
1. پوشش معدنی دی اکسید تیتانیوم
پوشش معدنی عبارت است از پوشاندن سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم با یک لایه نازک معدنی تک لایه یا چند لایه از طریق واکنش ته نشینی، تشکیل سدی بین ذرات و محیط، به طوری که عملکرد دی اکسید تیتانیوم را بهبود بخشد. اصلاح سطح غیر آلی دی اکسید تیتانیوم به طور کلی با پوشش آلومینیوم، پوشش سیلیکونی، پوشش زیرکونیوم و چند روش پوشش مخلوط انجام می شود.
برای پوشش سیلیکونی، فیلم تشکیل شده در شرایط خنثی و کمی اسیدی نسبتا “کرکی” است، در حالی که فیلم تشکیل شده در شرایط قلیایی نسبتا متراکم است، به طور کلی از طریق هیدرولیز سیلیکات سدیم برای تولید سیلیکون، سپس میسل ها روی سطح تیتانیوم ثابت می شوند. دی اکسید از طریق پیوندهای Ti-O-Si، و در عین حال، از تشکیل پیوندهای Si-O-Si نیز می توان برای اطمینان از پیوسته و یکنواخت بودن فیلم استفاده کرد.
برای پوشش آلومینیوم، پیوند Ti-O-Al از واکنش OH-Al و گروه -OH بر روی سطح دی اکسید تیتانیوم تشکیل می شود. افزایش تعداد خوشه ها پوشش را تسهیل می کند. در عین حال، در شرایط pH بالا، سرعت رشد جهت OH-Al نسبت به سرعت رسوب زمانی که دما افزایش می‌یابد، موقعیت غالب را اشغال می‌کند و مورفولوژی فیلم از لایه‌های ورقه‌مانند یکنواخت و پیوسته به لخته‌های نسبتاً شل تغییر می‌کند. .
پوشش معدنی به طور خاص به دو روش پوشش خشک و پوشش مرطوب با توجه به روش های مختلف پردازش تقسیم می شود.
(1) پوشش خشک دی اکسید تیتانیوم
در پوشش خشک، هالیدهای فلزی به طور کلی با پاشش هوا به سطح دی اکسید تیتانیوم متصل می شوند و پس از برشته شدن و اکسیداسیون، بخار داغ وارد می شود تا هیدرولیز آن را تقویت کند تا یک پوشش لایه نازک روی سطح ذرات تشکیل شود.
(2) پوشش مرطوب دی اکسید تیتانیوم
پوشش مرطوب عمدتاً در محیط آبی انجام می شود که آن نیز به سه نوع تقسیم می شود: روش جوشاندن، روش خنثی سازی و روش کربنیزاسیون.
2. پوشش آلی دی اکسید تیتانیوم
تاریخچه توسعه پوشش آلی کوتاه تر از پوشش معدنی است، اما به دلیل ویژگی های دوز کوچک (معمولاً تنها 0.1٪ تا 1٪ وزن رنگدانه) و اثر زیاد، بسیار سریع توسعه می یابد. سه روش اصلی پوشش آلی در آزمایشگاه وجود دارد که عبارتند از روش پراکندگی مرطوب با سرعت بالا، روش پراکندگی ارتعاشی و روش پودرسازی با ماشین پودر گاز. در فرآیند آزمایش روزانه، ما عمدتاً از روش مرطوب پراکندگی با سرعت بالا برای پردازش استفاده می کنیم.
به طور کلی، در فرآیند پوشش آلی، بخشی از عامل تصفیه آلی با جذب فیزیکی به سطح دی اکسید تیتانیوم متصل می شود و قسمت دیگر با گروه های هیدروکسیل موجود در سطح ذرات واکنش می دهد و سپس از نزدیک با ذرات ترکیب می شود. سطح دی اکسید تیتانیوم دیسپرسنت ها، عوامل جفت کننده، سورفکتانت ها و غیره استفاده می شود.
3. پوشش کامپوزیت با دی اکسید تیتانیوم
از آنجایی که پوشش معدنی و پوشش آلی تاکید خاص خود را دارند. به طور کلی، هدف اصلی پوشش معدنی کاهش فعالیت فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم، بهبود مقاومت در برابر آب و هوا و در نتیجه افزایش عمر مفید محصول است، در حالی که هدف اصلی پوشش آلی بهبود توانایی پراکندگی محصول در رسانه های مختلف و پایداری پراکندگی
این دو روش نمی توانند جایگزین یکدیگر شوند، بنابراین در عملیات کاربردی عملی، حالت عملیاتی ابتدا پوشش معدنی و سپس اصلاح آلی بیشتر برای اصلاح سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم برای دستیابی به هدف، یعنی استفاده از سیلیکون، غیر آلی محلول استفاده می شود. منابعی مانند آلومینیوم و زیرکونیوم (مانند دی اکسید سیلیکون، اکسید آلومینیوم و غیره) یک یا حتی چند لایه از پوشش‌های معدنی را تحت شرایط دمایی و pH مناسب خود تکمیل می‌کنند تا مقاومت آن‌ها در برابر آب و هوا را افزایش دهند. سپس یک ساختار پل مناسب را برای اتصال گروه های اسید چرب یا اسیدهای معطر با آب دوستی قوی انتخاب کنید تا قابلیت پخش شدن در آب و پایداری پراکندگی آن را افزایش دهید.