Какво е черен титан? Картини от черна титаниева неръждаема стомана

Черният титан е неорганичен композитен пигмент с висока чернота и добра физическа и химическа стабилност. Обикновено се получава чрез редуциране на титанов диоксид и има смесена прахова структура от кубичен кристал на натриев хлорид и тетрагонален кристал на рутил. Черният титан има висока топлоустойчивост, устойчивост на киселини и основи, висока покривност и добра диспергируемост и е екологично чист и нетоксичен материал.

I. Черният титан не е титанова сплав
Черният титан е материал от неръждаема стомана. Той използва специален процес на повърхностна обработка, като галванично или водно покритие, за да направи повърхността от неръждаема стомана да изглежда черна. Този метод на обработка не само подобрява декоративния ефект на неръждаемата стомана, но също така подобрява нейната устойчивост на корозия, устойчивост на износване и устойчивост на ултравиолетово лъчение.

 

Материалът на черната титанова плоча от неръждаема стомана обикновено включва различни видове неръждаема стомана като 201, 304, 316 и т.н., с дебелина от 0,28 mm до 5 mm. По отношение на физичните свойства, плътността на черната титанова неръждаема стомана е около 7,92 g/cm³, модулът на еластичност е 200 GPa, якостта на опън е 520 MPa, удължението е 40%, а твърдостта е 207HBW. По отношение на химичния състав, той съдържа определена част от елементи като въглерод, силиций, манган, фосфор, сяра, хром, никел и молибден.

 

Видовете черна титанова неръждаема стомана включват черен титан с четка, черен титан с матирано покритие и черно титаниево огледало и т.н. Тези видове могат да използват различни процеси на повърхностна обработка по време на обработката, като полиране на огледало, матово пясъкоструене или ецване. Сред тях черната титанова огледална плоча от неръждаема стомана е направена чрез шлайфане и полиране върху обикновена плоча от неръждаема стомана и след това титаниево покритие, за да се образува устойчив на корозия черен титанов слой върху повърхността му.

 

Производственият процес на черна титанова неръждаема стомана включва главно галванопластика и водно покритие. Цветът на галваничното покритие е сив, докато цветът на водното покритие е сравнително черен. Ако се използва плоча от неръждаема стомана 304 или 316 за водно покритие на черен титан, цветът може да се регулира на черно или синьо според изискванията на клиента. Черната титанова плоча от неръждаема стомана е сравнително проста в процеса на обработка, цветът е стабилен и рядко има сериозни проблеми с цветовата разлика. Има силни декоративни свойства. Като универсален цвят, черното може да се приложи към различни сцени, за да създаде висок клас и атмосферен декоративен ефект.

 

II. Има ли черен титан?
1. Титанов субоксид
Титановият субоксид е силно активен, чисто черен неорганичен нов енергиен функционален материал и цветът му е черен.

По химическа структура е между титанов диоксид (TiO2) и метален титан. Той има различни форми, включително поликристални и кристални форми, най-често срещаните от които са анатаз и рутил. Структурата на титановия субоксид от анатазен тип е тетрагонална система, а структурата на титановия субоксид от рутилов тип е хексагонална система.

 

Титановият субоксид е екологично чист и нетоксичен материал, който отговаря на стандартите за безопасност на храните и не причинява увреждане на кожата, отговаряйки на нуждите за развитие на нисковъглеродна икономика. Титановият субоксид има добра електрическа проводимост, особено фазата Ti4O7, чиято монокристална проводимост достига до 1500S/cm³. В допълнение, титановият субоксид също има висока термична стабилност и добра диспергируемост и може да бъде равномерно диспергиран във вода и смола.

 

Черните характеристики на титановия субоксид го правят широко използван във фотокатализатори, материали за електроди на батерии, LED черни матрични материали и други области. Благодарение на своите уникални физични и химични свойства, титановият диоксид може да се използва като катод за заместване на графита в полето на батерията, за да се намали затихването на капацитета, причинено от цикъла на зареждане и разреждане. В същото време той също така показва добри резултати в химическата промишленост, електрометалургията, галванопластиката, индустрията за опазване на околната среда и пречистването на вода.

1>Характеристики на титанов диоксид
① Физични свойства: Има добра електрическа проводимост при стайна температура, особено Ti4O7, чиято монокристална проводимост е 1500Scm-1. Обемната плътност е 3,15 g/cm³―3,18g/cm³.
② Химични свойства: Има висока химическа стабилност и устойчивост на корозия. При 50 градуса и 42% концентрация H2SO4, скоростта на статична корозия е само 0,019g/m²/ден. Има добри електрохимични свойства. При стайна температура работният ток се контролира на 5-20mA/cm². Материалът може да се използва както като положителни, така и като отрицателни електроди за реакции на отделяне на водород и кислород, а свръхпотенциалът за отделяне на водород и кислород е много висок.
③ Термична стабилност: Температурната устойчивост на титановия оксид в окислителна атмосфера е по-малка от 600 градуса, а размерът на частиците на праха е по-малък или равен на 1,0 μm.
④ Защита на околната среда и нетоксичност: Отговаря на стандартите за безопасност на храните, няма да причини увреждане на кожата и отговаря на нуждите за развитие на нисковъглеродна икономика.

 

2>Области на приложение на титанов оксид
① Поле на батерията: Като катоден заместител на графита, той може да намали спада на капацитета, причинен от цикъла на зареждане и разреждане; използва се като електроди и биполярни материали за горивни клетки, цинково-въздушни батерии и поточни батерии.
② Химическа промишленост: Поради отличната си химическа стабилност и проводимост, може да се използва в хлор-алкалната промишленост, производството на хлорат, получаването на дихромна киселина и органичния електросинтез.
③ Област на електрометалургия: Като електрод за електролитно отлагане на цинк, възстановяване на метал, електролитен манганов оксид, производство на метално фолио и рециклиране на разтвор за ецване на печатни платки.
④ Галванично поле: Тъй като електролитът съдържа силно корозивни вещества като флуоридни йони, електродът от титанов оксид има висок свръхпотенциал за отделяне на кислород, силна устойчивост на корозия, устойчивост на износване и стабилен размер на електрода.
⑤ Промишленост за опазване на околната среда и поле за пречистване на вода: широко използвано при електрокаталитично разграждане на органични замърсители и инфилтрат от сметища, електрокаталитично третиране на фенолни отпадъчни води, третиране на отпадъчни води при печатане и боядисване, третиране на отпадъчни води от нефтени находища, третиране на болнични отпадъчни води, електролиза на морска вода за производство на водород, обезсоляване на морска вода , електролиза за дезинфекция на вода и производство на озон.
⑥ Поле за катодна защита: използва се за защита от корозия на резервоари за съхранение на нефт, кораби, докове, мостове и стоманобетон и катодна защита на почвата.
Съществуват различни методи за получаване на титанов диоксид, включително зол-гел метод, хидротермален метод, метод на високотемпературно окисление и др.

 

2. Черен титанов диоксид
Традиционният титанов диоксид е бял пигмент, широко използван в покритията, пластмасите, производството на хартия и други индустрии. Титановият диоксид обаче може да бъде направен черен чрез специални химически обработки като хидрогениране, химическа редукция, анодизиране-отгряване и други методи.

В сравнение с традиционния бял титанов диоксид, този черен титанов диоксид показва значително подобрени възможности за абсорбция на светлина и транспорт на електрони, има подобрени свойства на оптична абсорбция и може да абсорбира светлина от ултравиолетовите до инфрачервените области на слънчевия спектър. Това се дължи главно на неговата специална структура ядро-черупка, в която външната обвивка е аморфен слой с дефицит на кислород, а вътрешното ядро ​​е оригиналната кристална фаза.

Титановият диоксид с тази структура проявява по-висока активност във фотокаталитичното представяне, особено в абсорбционния капацитет на видимата светлина и близките инфрачервени светлинни области, което е от голямо значение за подобряване на ефективността на използване на слънчевата енергия. Това го прави потенциална приложна стойност в областта на фотокатализата, слънчевите клетки, колекцията на слънчевата топлина и т.н. и осигурява нова изследователска насока за потенциала за приложение на титановия диоксид в енергийната област.
① Производство на фотоводород: Черният TiO2 е широко изследван за фотокаталитично разлагане на вода за получаване на водород поради способността му да абсорбира видима светлина и дори близка инфрачервена светлина. Например, Ti 3+ йони и свободни места в кислорода, произведени чрез хидрогениране, могат значително да подобрят абсорбцията на видима светлина, способността за улавяне на носители на заряд и способността за разделяне на заряда, като по този начин подобряват ефективността на фотокаталитичното производство на водород.
② Фотоелектрохимично производство на водород: черният TiO2 нанотръбен масив, получен чрез метод на електрохимична редукция, показва подобрена производителност на фотоелектрохимично разделяне на водата, което може ефективно да подобри ефективността на фотоелектрохимичното производство на водород.
③ Фоторазграждане на органична материя: Черният TiO2 има изключително висока ефективност на фоторазграждане за различни органични замърсители като фенол, активно черно 5, родамин B, метиленово синьо и др., и се използва за отстраняване на замърсители от околната среда.
④ Фотохимични сензори: Черният TiO2 също се използва при разработването на фотохимични сензори поради отличните си характеристики на абсорбция на светлина, които се използват за откриване на органични замърсители в околната среда.
⑤ Фототермична терапия на рак: Покритият с полиетилен гликол хидрогениран черен TiO2 е изследван за диагностика и лечение на рак, като показва добри ефекти на фототермична терапия.
⑥ Други енергийни и екологични приложения: Черният TiO2 също е изследван за други области на преобразуване на енергия и възстановяване на околната среда, като фотокаталитично намаляване на CO2, антибактериална дезинфекция и др.

 

Напредъкът в изследванията върху черния титанов диоксид показва, че неговите показатели за поглъщане на светлина и фотокаталитична активност могат да бъдат регулирани чрез различни методи на синтез и инженерство на дефекти, като по този начин се постига по-широк спектър от приложения в областта на фотокатализата. Въпреки че е постигнат известен напредък в изследванията, производителността на черния TiO2 все още е далеч от действителните производствени изисквания и някои ключови фотокаталитични механизми все още не са ясни. Необходими са допълнителни изследвания за подобряване на неговата фотокаталитична ефективност и фотоквантова ефективност.