Ứng dụng của Oxit Titan

Các lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất là sơn và vecni cũng như giấy và plastic, chiếm khoảng 80% lượng tiêu thụ titanium dioxide trên thế giới. Các ứng dụng sắc tố khác như mực in, sợi, cao su, mỹ phẩm và thực phẩm chiếm thêm 8%. Phần còn lại được sử dụng trong các ứng dụng khác, ví dụ như sản xuất titan tinh khiết kỹ thuật, thủy tinh và gốm thủy tinh, gốm sứ điện, chất xúc tác, chất dẫn điện và chất trung gian hoá học.  Nó cũng có trong hầu hết kẹo màu đỏ.

Pigment 

Titanium dioxide là chất màu trắng được sử dụng rộng rãi nhất vì độ sáng của nó và chỉ số khúc xạ rất cao , trong đó nó chỉ vượt qua được một số vật liệu khác . Khoảng 4,6 triệu tấn sắc tố TiO ₂ được sử dụng mỗi năm trên toàn thế giới, và con số này dự kiến sẽ tăng lên khi sử dụng tiếp tục tăng. Khi lắng đọng như một màng mỏng , chỉ số khúc xạ của nó và màu sắc làm cho nó một lớp phủ quang phản chiếu tuyệt vời cho gương điện môi và một số đá quý như "lửa thần bí topaz ". TiO ₂ cũng là một chất làm mờ hiệu quảở dạng bột, nơi nó được sử dụng làm chất màu cung cấp độ trắng và độ mờ cho các sản phẩm như sơn , chất phủ , chất dẻo , giấy , mực , thực phẩm , thuốc men (thuốc và viên nén) cũng như hầu hết các loại kem đánh răng . Trong sơn, thường được gọi là "trắng hoàn hảo", "trắng trắng nhạt" hoặc các thuật ngữ tương tự khác. Độ mờ được cải thiện bằng cách lựa chọn tối ưu các hạt titanium dioxide. Một số loại pigment dựa trên titan được sử dụng trong sơn lấp lánh, chất dẻo, chất kết thúc và trân châu mỹ phẩm là các chất màu nhân tạo mà các hạt có hai hoặc nhiều lớp các oxit khác nhau - thường là titanium dioxide, oxit sắt hoặc alumina - để có hiệu ứng lấp lánh, ánh kim và trăng hoa tương tự như mica nghiền hoặc các sản phẩm có guanin . Ngoài các hiệu ứng này, một số thay đổi màu sắc có thể có trong các công thức nhất định tùy thuộc vào cách thức và ở góc độ nào sản phẩm hoàn thiện được chiếu sáng và độ dày của lớp oxit trong hạt màu; một hoặc nhiều màu sắc xuất hiện bởi sự phản xạ trong khi các tông màu khác xuất hiện do sự can thiệp của các lớp titanium dioxide minh bạch. Trong một số sản phẩm, lớp titanium dioxit được trồng cùng với oxit sắt bằng cách đốt các muối titan (sulfat, clorat) khoảng 800 ° C  hoặc các phương pháp lắng đọng công nghiệp khác như sự lắng đọng hơi hóa học trên các chất nền như mica tiểu cầu hoặc thậm chí các tiểu cầu tinh thể silic dioxide có đường kính không quá 50  micron .  Hiệu ứng ánh sáng trong các hạt titanium oxide (chỉ có một phần tự nhiên) không giống như hiệu ứng mờ đục thu được bằng bột màu titanium oxit thông thường thu được bằng cách khai thác mỏ, trong trường hợp này chỉ xem một đường kính hạt nhất định và hiệu quả do chỉ để tán xạ.

Trong gốm men vi titan dioxide như một opacifier và hạt pha lê hình.

Titanium dioxide đã được hiển thị theo thống kê để làm tăng độ trắng của sữa tách kem, làm tăng điểm chấp nhận giác quan của sữa tách kem. 

Titanium dioxide được sử dụng để đánh dấu đường trắng của một số sân tennis.

Bên ngoài của tên lửa Saturn V được sơn bằng titanium dioxide; điều này sau đó cho phép các nhà thiên văn xác định rằng J002E3 là sân khấu S-IVB từ Apollo 12 và không phải là một tiểu hành tinh .

Các chất chống nắng và tia cực tím trong ngành công nghiệp 

Trong các sản phẩm chăm sóc da và mỹ phẩm, titanium dioxide được sử dụng làm chất nhuộm, kem chống nắng và chất làm đặc . Nó cũng được sử dụng như là một sắc tố xăm và trong bút chì có hình thù . Titanium dioxide được sản xuất ở các kích cỡ hạt khác nhau, dầu và nước có khả năng phân tán, và trong một số mức độ nhất định cho ngành công nghiệp mỹ phẩm.

Titanium dioxide được tìm thấy trong hầu hết các kem chống nắng vật lý vì chỉ số khúc xạ cao, khả năng hấp thụ ánh sáng UV mạnh mẽ và khả năng chống lại sự biến màu dưới ánh sáng cực tím . Lợi thế này làm tăng tính ổn định và khả năng bảo vệ da khỏi ánh sáng cực tím. Nano có quy mô (kích thước hạt của 30-40 nm) ^[35] hạt titan dioxide được sử dụng chủ yếu trong màn hình lotion nắng vì họ phân tán ánh sáng nhìn thấy ít hơn các chất màu titan dioxide trong khi vẫn cung cấp sự bảo vệ tia cực tím.  Kem chống nắng được thiết kế cho trẻ sơ sinh hoặc người có làn da nhạy cảm thường dựa trên titanium dioxide và / hoặc oxit kẽm, vì các thuốc chẹn UV khoáng này được cho là gây kích ứng da ít hơn các chất hoá học hấp thụ tia cực tím khác.

Chất màu này được sử dụng rộng rãi trong các chất dẻo và các ứng dụng khác không chỉ như một chất màu trắng hoặc chất làm mờ mà còn cho các tính chất chống tia cực tím của nó khi bột phân tán ánh sáng không giống các chất hấp thụ tia UV hữu cơ và làm giảm tổn thương tia UV do chủ yếu là khúc xạ cực cao chỉ số của các hạt. ^[36] Một số polyme được sử dụng trong lớp phủ bê tông  hoặc những người sử dụng để thụ thai bê tông như một tăng cường đôi khi được giao nhiệm vụ titan sắc tố trắng cho che chắn tia cực tím trong ngành xây dựng, nhưng nó chỉ làm chậm sự suy thoái quang oxy hóa của polyme trong câu hỏi, mà được cho là "phấn" vì nó rơi ra do sức mạnh giảm tác động và có thể sụp đổ sau nhiều năm tiếp xúc trực tiếp dưới ánh mặt trời nếu không ổn định tia UV.

Nghiên cứu 

Photocatalyst 

Sợi và xoắn ốc TiO ₂

Titanium dioxide, đặc biệt ở dạng anatase, có hoạt tính quang xúc tác chiếu xạ cực tím (UV). Hoạt tính quang hóa này được báo cáo rõ rệt nhất tại {001} máy bay của anatase,  mặc dù {101} máy bay là về mặt nhiệt động ổn định hơn và do đó nổi bật hơn trong tổng hợp nhất và anatase tự nhiên,  như điều hiển nhiên bởi thường quan sát thấy thói quen tăng trưởng trí nhớt tetragonal . Các giao diện giữa rutile và anatase được xem xét tiếp để cải thiện hoạt động xúc tác quang điện bằng cách tạo điều kiện cho sự phân tách của chất mang điện và do đó, titanium dioxide hai pha thường được xem là có chức năng tăng cường như chất xúc tác quang. Người ta đã báo cáo rằng titanium dioxide, khi pha tạp với các ion nitơ hoặc pha tạp với oxit kim loại như wolfram tricit, cũng có thể kích thích dưới ánh sáng nhìn thấy được.  Tiềm năng oxi hóa mạnh mẽ của các lỗ tích cực oxy hóa nước tạo ra các gốc tự do hydroxyl . Nó cũng có thể oxy hóa oxy hoặc vật liệu hữu cơ trực tiếp. Do đó, ngoài việc sử dụng như một chất màu, titanium dioxide có thể được thêm vào sơn, xi măng, cửa sổ, ngói, hoặc các sản phẩm khác về tính khử trùng, khử mùi và chống bẩn của nó và được sử dụng làm chất xúc tác thủy phân . Nó cũng được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời nhuộm nhạy, là một loại pin mặt trời hóa học (còn gọi là tế bào Graetzel).

Các tính chất quang xúc tác của titan dioxide được phát hiện bởi Akira Fujishima vào năm 1967  và xuất bản năm 1972. Quá trình này trên bề mặt của titanium dioxide được gọi là hiệu ứng Honda-Fujishima ( ja:本多-藤嶋効果 ).  Titanium dioxide, trong màng mỏng và dạng hạt nano có tiềm năng sử dụng trong sản xuất năng lượng: như chất xúc tác quang học, nó có thể thực hiện thủy phân ; tức là, phá vỡ nước thành hydro và oxy. Với việc thu thập hydro, nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Hiệu quả của quá trình này có thể được cải thiện đáng kể bằng cách pha tạp oxit với carbon. Hiệu quả và độ bền cao hơn đã đạt được bằng cách đưa ra rối loạn vào cấu trúc mạng tinh thể của lớp bề mặt của tinh thể nano titanium dioxide, cho phép sự hấp thụ hồng ngoại. 

Năm 1995, Fujishima và nhóm nghiên cứu của ông đã khám phá ra hiện tượng siêu thủy nhiệt cho kính tráng men titanium dioxide phơi ra ánh sáng mặt trời. Điều này dẫn đến sự phát triển của thủy tinh tự rửa và chống mờ .

TiO ₂ được đưa vào vật liệu xây dựng ngoài trời, chẳng hạn như đá ốp lát trong khối noxer  hoặc sơn, có thể làm giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí như các hợp chất hữu cơ bay hơi và oxit nitơ . 

Một xi măng quang xúc tác có sử dụng titan dioxide như một thành phần chính, được sản xuất bởi Italcementi Group, đã được đưa vào Time 's Top 50 phát minh năm 2008. 

Các nỗ lực đã được thực hiện để xúc tác phóng xạ khoáng chất gây ô nhiễm (để chuyển đổi thành CO ₂ và H ₂ O) trong nước thải.  TiO ₂ cung cấp tiềm năng to lớn như một công nghệ công nghiệp để cai nghiện hoặc khắc phục hậu quả của nước thải do một số yếu tố sau: 

1. Quá trình sử dụng oxy tự nhiên và ánh sáng mặt trời và do đó xảy ra trong điều kiện môi trường xung quanh; nó được lựa chọn bước sóng và được tăng tốc bởi ánh sáng tia cực tím.
2. Chất quang xúc tác là không tốn kém, có sẵn, không độc hại, hóa học và cơ khí ổn định, và có doanh thu cao.
3. Không thể hình thành các sản phẩm trung gian quang hợp , không giống như các kỹ thuật photolysis trực tiếp .
4. Quá trình oxy hóa chất nền đến CO ₂ đã hoàn tất.
5. TiO ₂ có thể được hỗ trợ làm màng mỏng trên các lớp phản ứng chất phản ứng thích hợp, có thể dễ dàng tách ra khỏi nước được xử lý. 

Sự hủy hoại xúc tác của chất hữu cơ cũng được khai thác trong các lớp phủ chống vi chất xúc tác quang phổ,  thường là các màng mỏng được sử dụng cho đồ nội thất trong bệnh viện và các bề mặt khác dễ bị nhiễm vi khuẩn, nấm và virut.