Na področju fotokatalitskih materialov za zaščito okolja je bil titanov dioksid vedno glavna osnovna surovina zaradi svoje varnosti, ne-toksičnosti, visoke stabilnosti in možnosti recikliranja. Vendar so številni inženirji za raziskave in razvoj ter kupci formulacij ugotovili, da običajni titanov dioksid velikosti mikronov nima skoraj nobene fotokatalitične aktivnosti. Materiali, ki resnično dosežejo razgradnjo onesnaževal in antibakterijske učinke čiščenja, so predvsem nano-materiali v prahu anataza.Anataza titanov dioksid (nano razred), s svojo edinstveno kristalno strukturo in nano-mikroskopsko velikostjo delcev, je postal namenska fotokatalitična surovina za visoko{1}}uporabe, kot so obdelava vode, čiščenje zraka in funkcionalni protibakterijski premazi. Trenutno je tudi osrednji substrat za komercialne fotokatalizatorske izdelke.
Veliko ljudi ve le, da je nano-titanov dioksid učinkovit, ne zavedajo pa se temeljne razlike med njim in navadnim titanovim dioksidom. Pravzaprav je moč fotokatalitske aktivnosti v glavnem določena s tremi dimenzijami: kristalno obliko, specifično površino in učinkovitostjo absorpcije svetlobe. Običajni industrijski titanov dioksid s svojima glavnima funkcijama maskiranja in prilagajanja barve ima veliko velikost delcev in nizko reaktivnost, zaradi česar ne more sprožiti fotokatalitskih reakcij. Anatase titanov dioksid (nano razred) se z natančnim nadzorom velikosti delcev in zaklepanjem kristalne oblike popolnoma prilagaja principu fotokatalitske reakcije, s čimer rešuje industrijske bolečine počasne reakcije, šibkega učinka in nizke stopnje izkoriščenosti tradicionalnih praškov.
I. Ultra-velika specifična površina v nanometru bistveno poveča učinkovitost fotokatalitične reakcije
Fotokataliza je površinska reakcija in efektivna kontaktna površina materiala neposredno določa zgornjo mejo učinkovitosti razgradnje. Velikost delcev v nanometrskem merilu omogoča bolj enakomerno disperzijo prahu, kar ima za posledico specifično površino, ki je več desetkrat večja od običajne velike{1}}delcev titanovega dioksida. Ta večji učinkoviti reakcijski vmesnik omogoča popolno adsorpcijo organskih onesnaževal, bakterij, plesni in škodljivih plinov iz zraka in vode, kar vodi do popolnejših fotogeneriranih reakcij oksidacije-redukcije.
Zato ima nano-anataz titanov dioksid pri enakem odmerku veliko boljši učinek čiščenja v primerjavi z običajnimi praški. Zadostno število površinsko aktivnih mest nenehno sproža katalitično reakcijo, s čimer se izognemo problemu "notranje neučinkovitosti in površinske nasičenosti", ki je povezan s prahom velikih-delcev. To učinkovito izboljša izkoristek surovin, zmanjša stroške formulacije in je idealen za-dolgotrajne formulacije izdelkov za čiščenje.
II. Bolj enakomerna absorpcija svetlobe in večji izkoristek fotogeneriranih nosilcev
Poleg površinske prednosti mikrostruktura v nanometrskem merilu omogoča enakomernejšo in stabilnejšo absorpcijo svetlobe. Običajni praški v obliki delcev so nagnjeni k lokalnemu aglomeriranju in neenakomernemu odboju svetlobe, kar povzroči nizko porabo svetlobne energije in občasne katalitične reakcije. Nanodelci pa izkazujejo odlično disperzibilnost in enakomerno svetlobno pokritost, s čimer stabilno vzbujajo pare elektronskih -lukenj v pogojih ultravijolične in naravne svetlobe, kar nenehno ustvarja visoko oksidativne aktivne skupine.
Z izkoriščanjem svoje vrhunske občutljivosti na svetlobo lahko ta material hitro razgradi formaldehid, toluen in HOS, hkrati pa moti strukture bakterijskih mikrobov, s čimer doseže več funkcij, vključno z antibakterijsko, proti -plesni in dezodoracijo. V primerjavi z navadnim titanovim dioksidom je njegova splošna hitrost reakcije znatno izboljšana, tako da izpolnjuje proizvodne standarde industrijske-visoke{3}}učinkovitosti čiščenja.
III. Kristalna oblika anataza, naravno prilagojena fotokatalizi, s stabilnostjo, ki daleč presega kompozitne prahove
Številne stranke zlahka zamenjajo rutil in anatazni nano-titanov dioksid. Prednosti rutila so njegova odpornost na vremenske vplive in močna pokrivnost, zaradi česar se pogosto uporablja v zunanjih premazih za zaščito pred soncem; medtem ko ima kristalni anataz pasovno strukturo, ki je primernejša za fotokatalizo, z daljšo življenjsko dobo nosilca in nižjo stopnjo rekombinacije, kar povzroči fotokatalitično aktivnost, ki se ji rutil ne more kosati. To je glavni razlog, zakaj visoko{3}}fotokatalitični izdelki uporabljajo samo nanoprah anataza.
Poleg tega ima ta material stabilne fizikalno-kemijske lastnosti, se ne izčrpa ali pokvari pri sobni temperaturi, njegov fotokatalitski proces pa je zelena katalitična reakcija, ki ne zahteva dodatnih kemičnih dodatkov, ne pušča ostankov onesnaževanja in omogoča dolgoročno-recikliranje, kar je popolnoma v skladu s trenutnim trendom razvoja zelenih in okolju prijaznih materialov.
IV. Osnovni scenariji uporabe, ki zajemajo visoko-industrije varstva okolja
S svojo visoko učinkovito in stabilno fotokatalitično zmogljivostjo se nano-razred anataz titanov dioksid pogosto uporablja v različnih visoko-tehnoloških okoljskih scenarijih in je eden najbolj zrelih funkcionalnih praškastih materialov, ki so trenutno na trgu.
1. Čiščenje industrijske odpadne vode in vode v gospodinjstvih: Uporablja se lahko za razgradnjo barvil, ostankov organskih snovi in sledenje škodljivih onesnaževal v vodi, kar pomaga pri sterilizaciji in čiščenju vode. Je prednostna surovina za katalitska polnila pri čiščenju okoljske vode.
2. Materiali za čiščenje zraka v zaprtih prostorih: ki se običajno uporabljajo v fotokatalitskih razpršilih, filtrih za čiščenje zraka in okolju prijaznih stenskih premazih, učinkovito razgrajujejo formaldehid in HOS v domači opremi, s čimer dosežejo neprekinjeno čiščenje zraka v zaprtih prostorih.
3. Funkcionalni protibakterijski samo{1}}čistilni premaz: nanese se lahko na površine stekla, keramike in kovinskih plošč, da se tvori samo-čistilni antibakterijski filmski sloj, ki združuje učinke proti-obraščanju, prahu, antibakterijske in-odporne proti staranju. Široko se uporablja v gradbeništvu, gospodinjskih aparatih in medicinskih pripomočkih.
4. Modifikacija polimernega materiala: dodan plastičnim materialom, vlaknom in gumijastim materialom daje izdelkom antibakterijske funkcije, funkcije proti-plesni in UV-odporne proti staranju, kar povečuje dodano vrednost izdelka in življenjsko dobo.
V. Povzetek izbire industrije
Za fotokatalizo, čiščenje in antibakterijske formulacije se običajni industrijski titanov dioksid nikoli ne sme uporabljati kot nadomestek. Za zagotovitev stabilnosti in dolgotrajne-zmožnosti čiščenja končnega izdelka je ključna izbira visoko aktivnih nanodelcev anataza, kot je npr.Anataza titanov dioksid (nano razred). Njegova velika specifična površina, visoka prepustnost svetlobe in enakomerna absorpcija svetlobe ter hitra hitrost reakcije so temelj delovanja vseh visoko{1}}učinkovitih fotokatalitskih izdelkov.
Če potrebujete parametre praška, disperzijske sheme, testiranje vzorcev in množične cene, prilagojene specifičnim formulacijam,kontaktirajte naskadarkoli za strokovno podporo pri izbiri fotokatalitičnega materiala.