مدونة

ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) له ثلاثة أشكال معدنية، الروتيل والأناتاز وخام التيتانيوم الصفيحي، حيث أن طور الروتيل وطور الأناتاز هما نظام بلوري رباعي، مستقر في درجة حرارة الغرفة؛ أما طور خام التيتانيوم الصفيحي فهو نظام بلوري معيني الأوجه، وبنيته البلورية غير مستقرة للغاية، ولا توجد له قيمة عملية كبيرة في الصناعة في الوقت الحاضر.

1. ثاني أكسيد التيتانيوم للتحفيز الضوئي

ثاني أكسيد التيتانيوم نوع من الأكاسيد المذبذبة، إذ يمكن أكسدته واختزاله في ظل ظروف بيئية معينة. عند تعرضه لضوء ذي طاقة أعلى من عرض النطاق المحظور (المعروف أيضًا بفجوة النطاق، Eg)، تُثار الإلكترونات (e-) في نطاق التكافؤ منخفض الطاقة (VB) لتنتقل إلى نطاق التوصيل عالي الطاقة (CB)، تاركةً فجوات موجبة الشحنة (h+) في نطاق التكافؤ، مما يفصل الإلكترونات المتولدة ضوئيًا عن الفجوات. تُعد الإلكترونات المتولدة ضوئيًا في نطاق التوصيل عوامل اختزال فعالة، حيث تختزل جزيئات الأكسجين (O2) لتوليد أيونات فوق الأكسيد السالبة (-O2-). أما الفجوات المتولدة ضوئيًا في نطاق التكافؤ فهي عوامل مؤكسدة قوية، حيث تؤكسد جزيئات الماء (H2O) لتوليد جذور الهيدروكسيل (-OH). بعد ذلك، تُحلل هذه الأيونات والجذور السالبة الملوثات العضوية في البيئة إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. من المعروف على نطاق واسع في الأدبيات العلمية أن النشاط التحفيزي الضوئي لثاني أكسيد التيتانيوم في طور الأناتاز أفضل بكثير من نظيره في طور الروتيل. ويعود ذلك بشكل رئيسي إلى:

1، عرض النطاق المحظور لثاني أكسيد التيتانيوم أناتاز Eg 3.2 إلكترون فولت (المقابل لطاقة ضوء الأشعة فوق البنفسجية 387.5 نانومتر)، وهو أكبر قليلاً من ثاني أكسيد التيتانيوم روتيل (Eg = 3.0-3.1 إلكترون فولت)، ثاني أكسيد التيتانيوم أناتاز الناتج عن أزواج الإلكترون - الفجوة من قدرة الأكسدة والاختزال أقوى قليلاً؛

2، تحتوي شبكة ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الأناتاز على المزيد من العيوب والانخلاعات، والتي يمكن أن تنتج المزيد من فراغات الأكسجين لالتقاط الإلكترونات، مما يؤدي إلى فصل أسهل للإلكترونات والفجوات المتولدة ضوئيًا، بينما يتمتع ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الروتيل بقدرة امتصاص أضعف نسبيًا للأكسجين.

بفضل خصائصه التحفيزية الضوئية الممتازة، أصبح ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي مثالًا نموذجيًا للمنتجات التحفيزية الضوئية (مواد أشباه الموصلات الضوئية ذات الوظيفة التحفيزية الضوئية). فعند طلاء سطح الركيزة بثاني أكسيد التيتانيوم النانوي، فإنه يُنتج، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، قدرةً تحفيزيةً قويةً على التحلل، مما يُسهم في التحلل الفعال للغازات السامة والضارة في الهواء، والقضاء الفعال على أنواع مختلفة من البكتيريا، وتحلل السموم المنبعثة منها، ومعالجتها بطريقة غير ضارة. كما يتميز ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي بخصائص أخرى، منها إزالة الروائح الكريهة، ومقاومة التلوث، وتنقية الهواء.

2. يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في أصباغ الطلاء والمضافات الغذائية.

ثاني أكسيد التيتانيوم، الذي يُستخدم بشكل أساسي كصبغة بيضاء، يُعرف أيضًا باسم "ثاني أكسيد التيتانيوم"، ويُعتبر "أفضل صبغة بيضاء في العالم". يتميز ثاني أكسيد التيتانيوم بأعلى معامل انكسار بين الصبغات البيضاء، مما يمنحه أعلى قدرة على التغطية (العتامة)، وأعلى قدرة على امتصاص اللون، وغيرها من الخصائص البصرية، بالإضافة إلى بياضه الناصع، ولمعانه العالي، وتشتته الجيد. وبالمقارنة مع منتجات ليدل، يتميز بجرعة اقتصادية أكثر وعمر استخدام أطول.

تصل حصة ثاني أكسيد التيتانيوم في مجال الطلاءات إلى أكثر من 90٪، كما أنه يستخدم على نطاق واسع في الأحبار، والمواد المضافة للبلاستيك والمطاط، وصناعة الورق، والمنسوجات الليفية الكيميائية، ومستحضرات التجميل وغيرها من الصناعات.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في إضافات الطعام للتبييض والحشو. وقد صنّفته الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) ضمن المجموعة 2B من المواد المسرطنة (أي يُحتمل أن يكون مُسرطناً للإنسان) في عام 2010، وأكّدت لوائح الاتحاد الأوروبي هذا التصنيف في عام 2020. ونظراً للاعتقاد السائد بأنه مُسرطن على المستوى النانوي، ولأن ثاني أكسيد التيتانيوم هو المُبيّض الوحيد المُتاح حالياً في صناعة الأغذية، فقد أُزيل من تصنيف الاتحاد الأوروبي للمواد المسرطنة في نوفمبر 2022، بعد جهود بذلتها شركات تصنيع الدهانات الأوروبية.

جي إن إف كيم محترف مصنع إضافات غذائيةتابعونا للحصول على المزيد من كتالوجات المنتجات والأسعار!