Teknologi modifikasi lapisan anorganik dan organik titanium dioksida
Titanium dioksida rutile adalah semikonduktor dengan lebar celah pita sekitar 3.0eV. Ini memiliki aktivitas fotokatalitik yang kuat tanpa modifikasi permukaan, sehingga dapat menghasilkan radikal bebas oksigen yang sangat aktif di bawah radiasi sinar ultraviolet matahari. , radikal bebas oksigen ini dapat mengerahkan kemampuan oksidasi yang kuat, yang akan merusak media di sekitar titanium dioksida dan memengaruhi masa pakai produk. Oleh karena itu, modifikasi permukaan merupakan tugas yang sangat penting dalam produksi dan pemrosesan titanium dioksida.
Modifikasi permukaan adalah penggunaan modifikasi aditif untuk bereaksi dengan permukaan titanium dioksida, sehingga mengubah karakteristik permukaan dan meningkatkan kinerja produk. Saat ini, modifikasi permukaan titanium dioksida secara kasar dibagi menjadi dua metode: pelapisan anorganik dan pelapisan organik.
1. Lapisan anorganik titanium dioksida
Pelapisan anorganik adalah melapisi permukaan partikel titanium dioksida dengan lapisan tipis anorganik satu lapis atau multi lapis melalui reaksi sedimentasi, membentuk penghalang antara partikel dan medium, sehingga dapat meningkatkan kinerja titanium dioksida. Modifikasi permukaan anorganik titanium dioksida umumnya dilakukan dengan pelapisan aluminium, pelapisan silikon, pelapisan zirkonium dan beberapa metode pelapisan campuran.
Untuk lapisan silikon, film yang terbentuk dalam kondisi netral dan sedikit asam relatif “halus”, sedangkan film yang terbentuk dalam kondisi basa relatif padat, umumnya melalui hidrolisis natrium silikat untuk menghasilkan silikon Misel kemudian dipasang pada permukaan titanium dioksida melalui ikatan Ti-O-Si, dan pada saat yang sama, pembentukan ikatan Si-O-Si juga dapat digunakan untuk memastikan bahwa film tersebut kontinyu dan seragam.
Untuk lapisan aluminium, ikatan Ti-O-Al terbentuk melalui reaksi OH-Al dan gugus -OH pada permukaan titanium dioksida. Peningkatan jumlah cluster memfasilitasi pelapisan. Pada saat yang sama, di bawah kondisi pH tinggi, laju pertumbuhan terarah OH-Al menempati posisi dominan relatif terhadap laju sedimentasi ketika suhu dinaikkan, dan morfologi film berubah dari lapisan seperti lembaran yang seragam dan kontinu menjadi flok yang relatif longgar. .
Pelapisan anorganik secara khusus dibagi menjadi dua metode: pelapisan kering dan pelapisan basah sesuai dengan metode pemrosesan yang berbeda.
(1) Lapisan kering titanium dioksida
Dalam pelapisan kering, halida logam umumnya melekat pada permukaan titanium dioksida dengan penyemprotan udara, dan setelah pemanggangan dan oksidasi, uap panas dimasukkan untuk mendorong hidrolisisnya membentuk lapisan film tipis pada permukaan partikel.
(2) Lapisan basah titanium dioksida
Pelapisan basah terutama dilakukan dalam media air, yang juga dibagi menjadi tiga jenis: metode perebusan, metode netralisasi, dan metode karbonisasi.
2. Lapisan organik titanium dioksida
Sejarah perkembangan pelapisan organik lebih pendek dibandingkan dengan pelapisan anorganik, tetapi berkembang sangat cepat karena karakteristik dosis kecil (biasanya hanya 0,1% sampai 1% dari berat pigmen) dan efek yang besar. Ada tiga metode utama pelapisan organik di laboratorium, yaitu metode basah dispersi kecepatan tinggi, metode dispersi getaran, dan metode penghancuran mesin serbuk gas. Dalam proses percobaan harian, kami terutama mengadopsi metode basah dispersi berkecepatan tinggi untuk diproses.
Umumnya, dalam proses pelapisan organik, bagian dari agen perawatan organik dihubungkan ke permukaan titanium dioksida melalui adsorpsi fisik, dan bagian lainnya bereaksi dengan gugus hidroksil pada permukaan partikel dan kemudian bergabung erat dengan permukaan titanium dioksida. Dispersan, agen penghubung, surfaktan, dll. Digunakan.
3. Lapisan komposit dengan titanium dioksida
Karena pelapisan anorganik dan pelapisan organik memiliki penekanan tersendiri. Secara umum, tujuan utama pelapisan anorganik adalah untuk mengurangi aktivitas fotokatalitik titanium dioksida, meningkatkan ketahanan cuaca, sehingga meningkatkan masa pakai produk, sedangkan tujuan utama pelapisan organik adalah untuk meningkatkan kemampuan dispersi produk dalam berbagai media dan stabilitas dispersi.
Kedua metode tersebut tidak dapat menggantikan satu sama lain, jadi dalam operasi aplikasi praktis, mode operasi lapisan anorganik pertama dan kemudian modifikasi organik sebagian besar digunakan untuk memodifikasi permukaan partikel titanium dioksida untuk mencapai tujuan, yaitu menggunakan silikon, Anorganik terlarut. sumber-sumber seperti aluminium dan zirkonium (seperti silikon dioksida, aluminium oksida, dll.) menyelesaikan satu atau bahkan beberapa lapisan pelapis anorganik di bawah kondisi suhu dan pH masing-masing yang sesuai untuk meningkatkan ketahanan terhadap cuaca. Kemudian pilih struktur penghubung yang sesuai untuk menghubungkan gugus asam lemak atau asam aromatik dengan hidrofilisitas yang kuat untuk meningkatkan dispersibilitas air dan stabilitas dispersi.