Oxid titaničitý anatas (TiO₂) je dobre známa a široko používaná forma oxidu titaničitého, ktorá je známa svojou jedinečnou kryštálovou štruktúrou a rôznymi aplikáciami. Ako popredný dodávateľ anatasového oxidu titaničitého som nadšený, že sa môžem ponoriť do jeho elektrických vlastností, ktoré sú nielen fascinujúce z vedeckého hľadiska, ale zohrávajú kľúčovú úlohu aj v mnohých priemyselných aplikáciách.
Kryštalická štruktúra a jej vplyv na elektrické vlastnosti
Anatasová forma oxidu titaničitého má tetragonálnu kryštálovú štruktúru. V tejto štruktúre je každý atóm titánu koordinovaný so šiestimi atómami kyslíka, ktoré tvoria oktaedrické usporiadanie. Jedinečné usporiadanie týchto atómov v kryštálovej mriežke výrazne ovplyvňuje jej elektrické správanie.
Jednou z kľúčových elektrických vlastností ovplyvnených kryštálovou štruktúrou je bandgap. Oxid titaničitý anatas má relatívne veľkú bandgap, typicky okolo 3,2 eV. To znamená, že na excitáciu elektrónu z valenčného pásma do vodivého pásma je potrebné značné množstvo energie. Keď sú absorbované fotóny s energiou rovnou alebo väčšou ako energia bandgap, elektróny sú podporované do vodivého pásma, pričom zanechávajú diery vo valenčnom páse. Tento proces je známy ako foto - generovanie párov elektrón - diera, ktorý je základom pre mnohé fotokatalytické aplikácie anatasového oxidu titaničitého.
Elektrická vodivosť
Vo svojej čistej forme je anatasový oxid titaničitý polovodič. Jeho elektrická vodivosť je pri izbovej teplote veľmi nízka kvôli veľkej šírke pásma. Vodivosť však môže byť zmenená rôznymi spôsobmi.
Jedným zo spôsobov zvýšenia vodivosti je doping. Doping zahŕňa pridávanie malých množstiev nečistôt do mriežky oxidu titaničitého anatasu. Napríklad dopovanie prvkami, ako je niób (Nb) alebo tantal (Ta), môže do vodivého pásma vniesť ďalšie elektróny, čím sa zvýši vodivosť typu n. Na druhej strane dopovanie prvkami ako hliník (Al) alebo gálium (Ga) môže vytvoriť diery vo valenčnom pásme, čo vedie k vodivosti typu p.
Vodivosť anatasového oxidu titaničitého závisí aj od teploty. Pri zvyšovaní teploty získava viac elektrónov dostatok energie na to, aby prekročili bandgap, čo vedie k zvýšeniu počtu nosičov náboja (elektrónov aj dier) a tým k zvýšeniu vodivosti. Toto správanie vodivosti závislé od teploty je typické pre polovodičové materiály.
Dielektrické vlastnosti
Oxid titaničitý anatas vykazuje zaujímavé dielektrické vlastnosti. Dielektrická konštanta, miera schopnosti materiálu uchovávať elektrickú energiu v elektrickom poli, je relatívne vysoká pre anatázový oxid titaničitý. Táto vysoká dielektrická konštanta ho robí vhodným pre použitie v kondenzátoroch.
Dielektrická konštanta anatasového oxidu titaničitého sa môže meniť v závislosti od faktorov, ako je teplota, frekvencia aplikovaného elektrického poľa a prítomnosť nečistôt. Pri nízkych frekvenciách je dielektrická konštanta relatívne stabilná, ale pri zvyšovaní frekvencie môže začať klesať v dôsledku rôznych relaxačných procesov v materiáli.
Fotovoltaické aplikácie
Elektrické vlastnosti oxidu titaničitého anatasu z neho robia dôležitý materiál vo fotovoltaických zariadeniach, najmä v solárnych článkoch citlivých na farbivo (DSSC). V DSSC sa ako materiál fotoanódy používa oxid titaničitý anatas.
Veľká bandgap anatasového oxidu titaničitého mu umožňuje absorbovať ultrafialové (UV) a časť spektra viditeľného svetla. Keď sú molekuly farbiva adsorbované na povrchu nanočastíc oxidu titaničitého anatasu excitované svetlom, vstrekujú elektróny do vodivého pásu oxidu titaničitého anatasu. Tieto elektróny potom prúdia cez vonkajší obvod a vytvárajú elektrický prúd. Otvory, ktoré zostali vo farbe, sú doplnené elektrolytom, čím sa okruh skompletizuje.
Aplikácie v senzoroch
Elektrické vlastnosti anatasového oxidu titaničitého ho robia užitočným aj v senzorových aplikáciách. Napríklad v plynových senzoroch sa zmena elektrickej vodivosti anatasového oxidu titaničitého po vystavení určitým plynom používa na detekciu prítomnosti a koncentrácie týchto plynov.
Keď redukčný plyn, ako je oxid uhoľnatý (CO) alebo vodík (H2), interaguje s povrchom oxidu titaničitého anatasu, môže odovzdať elektróny do vodivého pásma, čím sa zvýši vodivosť. Naopak, keď je prítomný oxidačný plyn, ako je kyslík (O₂), môže sa adsorbovať na povrchu a zachytávať elektróny, čím sa znižuje vodivosť. Meraním týchto zmien vodivosti je možné určiť koncentráciu plynu.
Naše produkty na báze oxidu titaničitého Anatase
Ako spoľahlivý dodávateľ ponúkame rad vysoko kvalitných produktov anatasového oxidu titaničitého. nášAnatase Oxid titaničitý BA01 - 01je široko používaný v rôznych priemyselných odvetviach vďaka svojej stálej kvalite a vynikajúcim elektrickým a optickým vlastnostiam. Má dobre definovanú kryštálovú štruktúru, ktorá zaisťuje stabilný elektrický výkon.
Ďalším obľúbeným produktom je nášAnatase oxid titaničitý A100. Tento produkt je známy svojou vysokou čistotou a rovnomernou distribúciou veľkosti častíc, ktoré sú kľúčové pre aplikácie, kde sa vyžadujú presné elektrické vlastnosti.
Ponúkame tiežViacúčelový Tio2 Anatse Oxid titaničitý Cenový ekvivalent Cosmo KA100. Tento produkt je cenovo výhodný a vďaka svojim vyváženým elektrickým a fyzikálnym vlastnostiam je vhodný pre širokú škálu aplikácií, od náterov až po elektroniku.
Kontaktujte nás a obstarajte
Ak máte záujem o naše produkty anatasového oxidu titaničitého a chcete prediskutovať svoje špecifické požiadavky, odporúčame vám kontaktovať nás. Náš tím odborníkov je pripravený poskytnúť vám podrobné informácie o našich produktoch vrátane ich elektrických vlastností a pomôcť vám vybrať ten najvhodnejší produkt pre vašu aplikáciu. Či už sa podieľate na výskume, výrobe alebo akomkoľvek inom odvetví, ktoré vyžaduje vysoko kvalitný anatasový oxid titaničitý, môžeme vám ponúknuť riešenia, ktoré potrebujete.
Referencie
- Chen, X. a Mao, SS (2007). Nanomateriály oxidu titaničitého: Syntéza, vlastnosti, modifikácie a aplikácie. Chemical Reviews, 107(7), 2891-2959.
- Hagfeldt, A., & Grätzel, M. (1995). Svetlom indukované redoxné reakcie v nanokryštalických systémoch. Chemical Reviews, 95(1), 49-68.
- Park, SM, & Choi, W. (2005). Účinky kryštálovej štruktúry TiO₂ na fotokatalytickú reaktivitu fenolu. Journal of Physical Chemistry B, 109(22), 10322 - 10329.