O que é titânio preto? Fotos de aço inoxidável de titânio preto
O titânio preto é um pigmento composto inorgânico com alta escuridão e boa estabilidade física e química. Geralmente é obtido pela redução do dióxido de titânio e possui uma estrutura de pó misto de cristal cúbico de cloreto de sódio e cristal tetragonal de rutilo. O titânio preto tem alta resistência ao calor, resistência a ácidos e álcalis, alto poder de cobertura e boa dispersibilidade, e é um material ecologicamente correto e não tóxico.
I. O titânio preto não é uma liga de titânio
O titânio preto é um material de aço inoxidável. Ele usa um processo especial de tratamento de superfície, como galvanoplastia ou revestimento com água, para fazer a superfície do aço inoxidável parecer preta. Este método de tratamento não só aumenta o efeito decorativo do aço inoxidável, mas também melhora a sua resistência à corrosão, resistência ao desgaste e resistência à radiação ultravioleta.
O material da placa de aço inoxidável de titânio preto geralmente inclui diferentes tipos de aço inoxidável, como 201, 304, 316, etc., com espessura variando de 0,28 mm a 5 mm. Em termos de propriedades físicas, a densidade do aço inoxidável titânio preto é de cerca de 7,92 g/cm³, o módulo de elasticidade é de 200 GPa, a resistência à tração é de 520 MPa, o alongamento é de 40% e a dureza é de 207HBW. Em termos de composição química, contém certa proporção de elementos como carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre, cromo, níquel e molibdênio.
Os tipos de aço inoxidável de titânio preto incluem titânio preto escovado, titânio preto fosco e espelho de titânio preto, etc. Esses tipos podem usar diferentes processos de tratamento de superfície durante o processamento, como polimento espelhado, jato de areia escovado ou gravação. Entre eles, a placa de aço inoxidável com espelho de titânio preto é feita por retificação e polimento na placa de aço inoxidável comum e, em seguida, revestida com titânio para formar uma camada de titânio preto resistente à corrosão em sua superfície.
O processo de produção de aço inoxidável titânio preto inclui principalmente galvanoplastia e revestimento com água. A cor da galvanoplastia é cinza, enquanto a cor da galvanoplastia é relativamente preta. Se a placa de aço inoxidável 304 ou 316 for usada para revestimento de água de titânio preto, a cor pode ser ajustada para preto ou azul de acordo com as necessidades do cliente. A placa de aço inoxidável de titânio preto é relativamente simples no processo de processamento, a cor é estável e raramente há problemas sérios de diferença de cor. Possui fortes propriedades decorativas. Por ser uma cor versátil, o preto pode ser aplicado a uma variedade de cenas para criar um efeito decorativo sofisticado e atmosférico.
II. Existe titânio preto?
1. Subóxido de Titânio
O subóxido de titânio é um material funcional inorgânico de nova energia, preto puro, altamente ativo, e sua cor é preta.
Em termos de estrutura química, está entre o dióxido de titânio (TiO2) e o titânio metálico. Possui uma variedade de formas, incluindo formas policristalinas e cristalinas, sendo as mais comuns anatásio e rutilo. A estrutura do subóxido de titânio do tipo anatase é um sistema tetragonal, e a estrutura do subóxido de titânio do tipo rutilo é um sistema hexagonal.
O subóxido de titânio é um material ecologicamente correto e não tóxico que atende aos padrões de segurança de qualidade alimentar e não causa danos à pele, atendendo às necessidades de desenvolvimento de uma economia de baixo carbono. O subóxido de titânio possui boa condutividade elétrica, especialmente a fase Ti4O7, cuja condutividade monocristalina chega a 1500S/cm³. Além disso, o subóxido de titânio também possui alta estabilidade térmica e boa dispersibilidade, podendo ser disperso uniformemente em água e resina.
As características pretas do subóxido de titânio o tornam amplamente utilizado em fotocatalisadores, materiais de eletrodos de bateria, materiais de matriz preta de LED e outros campos. Devido às suas propriedades físicas e químicas únicas, o dióxido de titânio pode ser usado como cátodo para substituir o grafite no campo da bateria para reduzir a atenuação da capacitância causada pelo ciclo de carga e descarga. Ao mesmo tempo, também apresenta bom desempenho na indústria química, eletrometalurgia, galvanoplastia, indústria de proteção ambiental e tratamento de água.
1>Características do dióxido de titânio
① Propriedades físicas: Possui boa condutividade elétrica à temperatura ambiente, principalmente Ti4O7, cuja condutividade de cristal único é 1500Scm-1. A densidade volumétrica é 3,15 g/cm³–3,18g/cm³.
② Propriedades químicas: Possui alta estabilidade química e resistência à corrosão. Em 50 graus e concentração de 42% de H2SO4, a taxa de corrosão estática é de apenas 0,019g/m²/dia. Possui boas propriedades eletroquímicas. À temperatura ambiente, a corrente de trabalho é controlada em 5-20mA/cm². O material pode ser usado como eletrodo positivo e negativo para reações de evolução de hidrogênio e oxigênio, e o sobrepotencial de evolução de hidrogênio e oxigênio é muito alto.
③ Estabilidade térmica: A resistência à temperatura do óxido de titânio na atmosfera oxidante é inferior a 600 graus e o tamanho da partícula do pó é menor ou igual a 1,0μm.
④ Proteção ambiental e não toxicidade: atende aos padrões de segurança de qualidade alimentar, não causa danos à pele e atende às necessidades de desenvolvimento de uma economia de baixo carbono.
2>Campos de aplicação do óxido de titânio
① Campo da bateria: Como substituto do cátodo do grafite, pode reduzir a deterioração da capacitância causada pelo ciclo de carga e descarga; é usado como eletrodos e materiais bipolares para células de combustível, baterias de zinco-ar e baterias de fluxo.
② Indústria química: Devido à sua excelente estabilidade química e condutividade, pode ser utilizado na indústria de cloro e álcalis, fabricação de cloratos, preparação de ácido dicrômico e eletrossíntese orgânica.
③ Campo de eletrometalurgia: Como eletrodo para deposição eletrolítica de zinco, recuperação de metal, óxido de manganês eletrolítico, produção de folhas metálicas e reciclagem de solução de gravação de placas de circuito impresso.
④ Campo de galvanoplastia: Como o eletrólito contém substâncias altamente corrosivas, como íons de flúor, o eletrodo de óxido de titânio tem um alto potencial de evolução de oxigênio, forte resistência à corrosão, resistência ao desgaste e tamanho de eletrodo estável.
⑤ Indústria de proteção ambiental e campo de tratamento de água: amplamente utilizado na degradação eletrocatalítica de poluentes orgânicos e lixiviados de aterros, tratamento eletrocatalítico de águas residuais com fenol, tratamento de águas residuais de impressão e tingimento, tratamento de águas residuais de campos petrolíferos, tratamento de esgoto hospitalar, eletrólise de água do mar para produção de hidrogênio, dessalinização de água do mar , eletrólise de desinfecção de água e produção de ozônio.
⑥ Campo de proteção catódica: utilizado para proteção contra corrosão de tanques de armazenamento de petróleo, navios, docas, pontes e concreto armado, e proteção catódica do solo.
Existem vários métodos para preparar dióxido de titânio, incluindo método sol-gel, método hidrotérmico, método de oxidação em alta temperatura, etc.
2. Dióxido de titânio preto
O dióxido de titânio tradicional é um pigmento branco amplamente utilizado em revestimentos, plásticos, fabricação de papel e outras indústrias. No entanto, o dióxido de titânio pode ficar preto através de tratamentos químicos especiais, como hidrogenação, redução química, anodização-recozimento e outros métodos.
Comparado com o dióxido de titânio branco tradicional, este dióxido de titânio preto exibe capacidades de absorção de luz e transporte de elétrons significativamente melhoradas, melhorou as propriedades de absorção óptica e pode absorver luz das regiões ultravioleta a infravermelha do espectro solar. Isto se deve principalmente à sua estrutura núcleo-invólucro especial, na qual o invólucro externo é uma camada amorfa deficiente em oxigênio e o núcleo interno é a fase cristalina original.
O dióxido de titânio com esta estrutura apresenta maior atividade no desempenho fotocatalítico, principalmente na capacidade de absorção de luz visível e regiões de luz infravermelha próxima, o que é de grande importância para melhorar a eficiência de utilização da energia solar. Isso faz com que ele tenha valor potencial de aplicação nas áreas de fotocatálise, células solares, coleta solar térmica, etc., e fornece uma nova direção de pesquisa para o potencial de aplicação do dióxido de titânio no campo energético.
① Produção de fotohidrogênio: O TiO2 preto tem sido amplamente estudado para a decomposição fotocatalítica da água para produzir hidrogênio devido à sua capacidade de absorver luz visível e até mesmo luz infravermelha próxima. Por exemplo, íons Ti3+ e vacâncias de oxigênio produzidas pela hidrogenação podem aumentar significativamente a absorção de luz visível, a capacidade de captura de portadores de carga e a capacidade de separação de carga, melhorando assim a eficiência da produção de hidrogênio fotocatalítico.
② Produção fotoeletroquímica de hidrogênio: A matriz de nanotubos de TiO2 preto preparada pelo método de redução eletroquímica mostra desempenho aprimorado de divisão fotoeletroquímica de água, o que pode efetivamente melhorar a eficiência da produção fotoeletroquímica de hidrogênio.
③ Fotodegradação de matéria orgânica: O TiO2 preto tem eficiência de fotodegradação extremamente alta para uma variedade de poluentes orgânicos, como fenol, preto ativo 5, rodamina B, azul de metileno, etc., e é usado para remover poluentes ambientais.
④ Sensores fotoquímicos: O TiO2 preto também é utilizado no desenvolvimento de sensores fotoquímicos devido ao seu excelente desempenho de absorção de luz, que é utilizado para detectar poluentes orgânicos no meio ambiente.
⑤ Terapia fototérmica do câncer: O TiO2 preto hidrogenado revestido com polietilenoglicol foi estudado para diagnóstico e tratamento do câncer, mostrando bons efeitos da terapia fototérmica.
⑥ Outras aplicações energéticas e ambientais: O TiO2 preto também foi estudado para outros campos de conversão de energia e remediação ambiental, como redução fotocatalítica de CO2, desinfecção antibacteriana, etc.
O progresso da investigação sobre o dióxido de titânio preto mostra que o seu desempenho de absorção de luz e actividade fotocatalítica podem ser regulados através de diferentes métodos de síntese e engenharia de defeitos, alcançando assim uma gama mais ampla de aplicações no campo da fotocatálise. Embora tenham sido feitos alguns progressos na pesquisa, o desempenho do TiO2 preto ainda está longe dos requisitos reais de produção e alguns mecanismos fotocatalíticos importantes ainda não são claros. Mais pesquisas são necessárias para melhorar sua eficiência fotocatalítica e eficiência fotoquântica.
