Nel campo dei materiali fotocatalitici per la protezione ambientale, il biossido di titanio è sempre stato una materia prima fondamentale grazie alla sua sicurezza, non-tossicità, elevata stabilità e riciclabilità. Tuttavia, molti ingegneri di ricerca e sviluppo e acquirenti di formulazioni hanno scoperto che il normale biossido di titanio di dimensioni micron-non ha quasi alcuna attività fotocatalitica. I materiali che realmente raggiungono la degradazione degli inquinanti e gli effetti di purificazione antibatterica sono principalmente materiali in polvere di anatasio di dimensioni nano-.Biossido di titanio anatasio (grado nano), con la sua struttura cristallina unica e le dimensioni delle particelle nano-microscopiche, è diventata una materia prima fotocatalitica dedicata per applicazioni di fascia alta-come il trattamento dell'acqua, la purificazione dell'aria e i rivestimenti antibatterici funzionali. Attualmente è anche un substrato fondamentale per i prodotti fotocatalizzatori commerciali.
Molte persone sanno solo che il nano-biossido di titanio è efficace, ma non sono consapevoli della differenza fondamentale tra questo e il normale biossido di titanio. Infatti, la forza dell’attività fotocatalitica è determinata principalmente da tre dimensioni: forma cristallina, area superficiale specifica ed efficienza di assorbimento della luce. Il biossido di titanio industriale convenzionale, con le sue funzioni principali di mascheramento e regolazione del colore, ha particelle di grandi dimensioni e bassa reattività, che lo rendono incapace di innescare reazioni fotocatalitiche. Il biossido di titanio anatasio (grado nano), attraverso il controllo preciso delle dimensioni delle particelle e il bloccaggio della forma cristallina, si adatta perfettamente al principio della reazione fotocatalitica, risolvendo i punti critici del settore legati alla reazione lenta, all'effetto debole e al basso tasso di utilizzo delle polveri tradizionali.
I. L'area superficiale specifica ultra-su scala nanometrica migliora significativamente l'efficienza della reazione fotocatalitica
La fotocatalisi è una reazione superficiale e l'area di contatto effettiva del materiale determina direttamente il limite superiore dell'efficienza di degradazione. La dimensione delle particelle su scala nanometrica consente una dispersione della polvere più uniforme, risultando in un'area superficiale specifica decine di volte più grande del normale biossido di titanio a particelle di grandi dimensioni. Questa interfaccia di reazione più ampia ed efficace consente il completo assorbimento di inquinanti organici, batteri, muffe e gas nocivi dall'aria e dall'acqua, portando a reazioni di ossidazione-riduzione fotogenerate più complete.
Questo è il motivo per cui, allo stesso dosaggio, il biossido di titanio nano-anatasio mostra un effetto purificante di gran lunga superiore rispetto alle polveri comuni. Un numero sufficiente di siti tensioattivi innesca continuamente la reazione catalitica, evitando il problema di "inefficacia interna e saturazione superficiale" associato alle polveri di particelle di grandi dimensioni. Ciò migliora efficacemente l'utilizzo delle materie prime, riduce i costi di formulazione e lo rende ideale per formulazioni di prodotti di purificazione di lunga durata.
II. Assorbimento della luce più uniforme e maggiore utilizzo dei portatori fotogenerati
Oltre al vantaggio in termini di superficie, la microstruttura su scala nanometrica consente un assorbimento della luce più uniforme e stabile. Le comuni polveri particellari sono soggette ad agglomerazione localizzata e a riflessione non uniforme della luce, con conseguente basso utilizzo dell'energia luminosa e reazioni catalitiche intermittenti. Le nanoparticelle, tuttavia, mostrano un'eccellente disperdibilità e una copertura uniforme della luce, eccitando stabilmente coppie di elettroni-lacuna sia in condizioni di luce ultravioletta che naturale, generando continuamente gruppi attivi altamente ossidanti.
Sfruttando la sua fotosensibilità superiore, questo materiale può decomporre rapidamente formaldeide, toluene e COV, distruggendo contemporaneamente le strutture microbiche batteriche, ottenendo molteplici funzioni tra cui antibatterico, anti-muffa e deodorante. Rispetto al normale biossido di titanio, la sua velocità di reazione complessiva è notevolmente migliorata, soddisfacendo gli standard di produzione di purificazione ad alta efficienza-di livello industriale.
III. Forma cristallina di anatasio naturalmente adatta alla fotocatalisi, con stabilità di gran lunga superiore a quella delle polveri composite
Molti clienti confondono facilmente il nano-biossido di titanio con il rutilo e l'anatasio. I vantaggi del rutilo risiedono nella resistenza agli agenti atmosferici e nel forte potere coprente, che lo rendono ampiamente utilizzato nei rivestimenti per esterni per la protezione solare; mentre l'anatasio cristallino possiede una struttura a bande più adatta alla fotocatalisi, con una durata del portatore più lunga e un tasso di ricombinazione inferiore, con conseguente attività fotocatalitica che il rutilo non può eguagliare. Questo è il motivo principale per cui i prodotti fotocatalitici di fascia alta-utilizzano solo nanopolveri di anatasio.
Inoltre, questo materiale presenta proprietà fisico-chimiche stabili, non si esaurisce né si deteriora a temperatura ambiente e il suo processo fotocatalitico è una reazione catalitica ecologica, che non richiede additivi chimici aggiuntivi, non lascia residui di inquinamento e consente il riciclaggio a lungo-termine, allineandosi perfettamente con l'attuale tendenza nello sviluppo di materiali ecologici e rispettosi dell'ambiente.
IV. Scenari applicativi principali, che coprono i-industri di protezione ambientale di fascia alta
Grazie alle sue prestazioni fotocatalitiche altamente efficienti e stabili, il biossido di titanio anatasio di nano-grado è ampiamente utilizzato in vari scenari di protezione ambientale high-tech ed è uno dei materiali in polvere funzionali più maturi attualmente sul mercato.
1. Trattamento delle acque reflue industriali e domestiche: può essere utilizzato per degradare coloranti, materia organica residua e tracciare inquinanti nocivi nell'acqua, favorendo la sterilizzazione e la purificazione dell'acqua. È una materia prima preferita per i riempitivi catalitici nel trattamento delle acque ambientali.
2. Materiali per la purificazione dell'aria interna: comunemente utilizzato negli spray fotocatalitici, nei filtri per la purificazione dell'aria e nei rivestimenti murali ecologici, decompone efficacemente la formaldeide e i COV negli arredi domestici, ottenendo una purificazione continua dell'aria interna.
3. Rivestimento antibatterico funzionale auto-pulente: può essere applicato alle superfici di vetro, ceramica e lamiere metalliche per formare uno strato di pellicola antibatterica auto-pulente, che combina effetti anti-incrostazione, antipolvere, antibatterici e-resistenti all'invecchiamento. È ampiamente utilizzato nei settori dell'edilizia, degli elettrodomestici e dei dispositivi medici.
4. Modifica del materiale polimerico: aggiunto a plastica, fibre e materiali in gomma, conferisce ai prodotti funzioni antibatteriche, anti-muffa e resistenti ai raggi UV-resistenti all'invecchiamento, aumentando il valore aggiunto del prodotto e la durata di servizio.
V. Riepilogo della selezione del settore
Per la fotocatalisi, la purificazione e le formulazioni antibatteriche, il normale biossido di titanio industriale non dovrebbe mai essere utilizzato come sostituto. Per garantire la stabilità e la capacità di purificazione a lungo-duraturo del prodotto finito, la chiave è selezionare nanoparticelle di anatasio altamente attive comeBiossido di titanio anatasio (grado nano). L'ampia area superficiale specifica, l'elevata trasmissione della luce, l'assorbimento uniforme della luce e la rapida velocità di reazione sono alla base delle prestazioni di tutti i prodotti fotocatalitici ad alta-efficienza.
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