¿Qué es el titanio negro? Imágenes de acero inoxidable de titanio negro
El titanio negro es un pigmento compuesto inorgánico con alta negrura y buena estabilidad física y química. Generalmente se obtiene reduciendo el dióxido de titanio y tiene una estructura en polvo mixta de cristal cúbico de cloruro de sodio y cristal tetragonal de rutilo. El titanio negro tiene alta resistencia al calor, resistencia a ácidos y álcalis, alto poder cubriente y buena dispersabilidad, y es un material no tóxico y respetuoso con el medio ambiente.
I. El titanio negro no es una aleación de titanio.
El titanio negro es un material de acero inoxidable. Utiliza un proceso de tratamiento de superficie especial, como galvanoplastia o revestimiento de agua, para que la superficie del acero inoxidable parezca negra. Este método de tratamiento no sólo mejora el efecto decorativo del acero inoxidable, sino que también mejora su resistencia a la corrosión, al desgaste y a la radiación ultravioleta.
El material de la placa de acero inoxidable de titanio negro suele incluir diferentes tipos de acero inoxidable como 201, 304, 316, etc., con un espesor que oscila entre 0,28 mm y 5 mm. En términos de propiedades físicas, la densidad del acero inoxidable de titanio negro es de aproximadamente 7,92 g/cm³, el módulo elástico es 200 GPa, la resistencia a la tracción es 520 MPa, el alargamiento es 40% y la dureza es 207HBW. En cuanto a su composición química, contiene una determinada proporción de elementos como carbono, silicio, manganeso, fósforo, azufre, cromo, níquel y molibdeno.
Los tipos de acero inoxidable de titanio negro incluyen titanio negro cepillado, titanio negro esmerilado y espejo de titanio negro, etc. Estos tipos pueden utilizar diferentes procesos de tratamiento de superficie durante el procesamiento, como pulido de espejo, pulido con chorro de arena o grabado. Entre ellos, la placa de acero inoxidable con espejo de titanio negro se fabrica esmerilando y puliendo la placa de acero inoxidable ordinaria, y luego recubriéndola con titanio para formar una capa de titanio negro resistente a la corrosión en su superficie.
El proceso de producción de acero inoxidable de titanio negro incluye principalmente galvanoplastia y revestimiento de agua. El color de la galvanoplastia es gris, mientras que el color del hidrochapado es relativamente negro. Si se utiliza una placa de acero inoxidable 304 o 316 para el revestimiento al agua de titanio negro, el color se puede ajustar a negro o azul según los requisitos del cliente. La placa de acero inoxidable de titanio negro tiene un proceso de procesamiento relativamente simple, el color es estable y rara vez hay problemas graves de diferencia de color. Tiene fuertes propiedades decorativas. Como color versátil, el negro se puede aplicar a una variedad de escenas para crear un efecto decorativo atmosférico y de alta gama.
II. ¿Hay titanio negro?
1. Subóxido de titanio
El subóxido de titanio es un material funcional de nueva energía inorgánico negro puro y altamente activo, y su color es negro.
En términos de estructura química, se encuentra entre el dióxido de titanio (TiO2) y el titanio metálico. Tiene una variedad de formas, incluidas formas policristalinas y cristalinas, las más comunes son la anatasa y el rutilo. La estructura del subóxido de titanio de tipo anatasa es un sistema tetragonal y la estructura del subóxido de titanio de tipo rutilo es un sistema hexagonal.
El subóxido de titanio es un material no tóxico y respetuoso con el medio ambiente que cumple con los estándares de seguridad de calidad alimentaria y no causa daños a la piel, lo que satisface las necesidades de desarrollo de una economía baja en carbono. El subóxido de titanio tiene buena conductividad eléctrica, especialmente la fase Ti4O7, cuya conductividad monocristalina llega a 1500S/cm³. Además, el subóxido de titanio también tiene una alta estabilidad térmica y buena dispersabilidad, y puede dispersarse uniformemente en agua y resina.
Las características negras del subóxido de titanio lo hacen ampliamente utilizado en fotocatalizadores, materiales de electrodos de baterías, materiales de matriz negra de LED y otros campos. Debido a sus propiedades físicas y químicas únicas, el dióxido de titanio se puede utilizar como cátodo para reemplazar el grafito en el campo de la batería para reducir la atenuación de la capacitancia causada por el ciclo de carga y descarga. Al mismo tiempo, también muestra un buen desempeño en la industria química, electrometalurgia, galvanoplastia, industria de protección ambiental y tratamiento de agua.
1>Características del dióxido de titanio.
① Propiedades físicas: Tiene buena conductividad eléctrica a temperatura ambiente, especialmente Ti4O7, cuya conductividad monocristalina es de 1500Scm-1. La densidad del volumen es 3,15 g/cm³ - 3,18 g/cm³.
② Propiedades químicas: Tiene alta estabilidad química y resistencia a la corrosión. En H2SO4 a 50 grados y 42 % de concentración, la velocidad de corrosión estática es de solo 0,019 g/m²/día. Tiene buenas propiedades electroquímicas. A temperatura ambiente, la corriente de trabajo se controla a 5-20mA/cm². El material se puede utilizar como electrodo positivo y negativo para reacciones de desprendimiento de hidrógeno y oxígeno, y el sobrepotencial de desprendimiento de hidrógeno y oxígeno es muy alto.
③ Estabilidad térmica: la resistencia a la temperatura del óxido de titanio en una atmósfera oxidante es inferior a 600 grados y el tamaño de las partículas de polvo es inferior o igual a 1,0 μm.
④ Protección del medio ambiente y no toxicidad: cumple con los estándares de seguridad de calidad alimentaria, no daña la piel y satisface las necesidades de desarrollo de una economía baja en carbono.
2>Campos de aplicación del óxido de titanio.
① Campo de batería: como sustituto del cátodo del grafito, puede reducir la caída de capacitancia causada por el ciclo de carga y descarga; se utiliza como electrodos y materiales bipolares para pilas de combustible, baterías de zinc-aire y baterías de flujo.
② Industria química: debido a su excelente estabilidad química y conductividad, puede usarse en la industria cloro-álcalina, fabricación de clorato, preparación de ácido dicrómico y electrosíntesis orgánica.
③ Campo de la electrometalurgia: como electrodo para la deposición electrolítica de zinc, recuperación de metales, óxido de manganeso electrolítico, producción de láminas metálicas y reciclaje de solución de grabado de placas de circuito impreso.
④ Campo de galvanoplastia: debido a que el electrolito contiene sustancias altamente corrosivas como iones de fluoruro, el electrodo de óxido de titanio tiene un alto sobrepotencial de desprendimiento de oxígeno, una fuerte resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y un tamaño de electrodo estable.
⑤ Industria de protección ambiental y campo de tratamiento de agua: ampliamente utilizado en la degradación electrocatalítica de contaminantes orgánicos y lixiviados de vertederos, tratamiento electrocatalítico de aguas residuales con fenol, tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido, tratamiento de aguas residuales de yacimientos petrolíferos, tratamiento de aguas residuales hospitalarias, electrólisis de agua de mar para producción de hidrógeno, desalinización de agua de mar. , electrólisis de desinfección del agua y producción de ozono.
⑥ Campo de protección catódica: se utiliza para la protección contra la corrosión de tanques de almacenamiento de petróleo, barcos, muelles, puentes y hormigón armado, y protección catódica del suelo.
Existen varios métodos para preparar dióxido de titanio, incluido el método sol-gel, el método hidrotermal, el método de oxidación a alta temperatura, etc.
2. Dióxido de titanio negro
El dióxido de titanio tradicional es un pigmento blanco ampliamente utilizado en recubrimientos, plásticos, fabricación de papel y otras industrias. Sin embargo, el dióxido de titanio se puede volver negro mediante tratamientos químicos especiales como hidrogenación, reducción química, anodizado-recocido y otros métodos.
En comparación con el dióxido de titanio blanco tradicional, este dióxido de titanio negro exhibe capacidades significativamente mejoradas de absorción de luz y transporte de electrones, tiene propiedades de absorción óptica mejoradas y puede absorber luz desde las regiones ultravioleta a infrarroja del espectro solar. Esto se debe principalmente a su estructura especial núcleo-capa, en la que la capa exterior es una capa amorfa deficiente en oxígeno y el núcleo interior es la fase cristalina original.
El dióxido de titanio con esta estructura exhibe una mayor actividad en el rendimiento fotocatalítico, especialmente en la capacidad de absorción de la luz visible y las regiones de luz infrarroja cercana, lo cual es de gran importancia para mejorar la eficiencia de utilización de la energía solar. Esto hace que tenga un valor de aplicación potencial en los campos de la fotocatálisis, las células solares, la captación solar térmica, etc., y proporciona una nueva dirección de investigación para la aplicación potencial del dióxido de titanio en el campo energético.
① Producción de fotohidrógeno: el TiO2 negro se ha estudiado ampliamente para la descomposición fotocatalítica del agua para producir hidrógeno debido a su capacidad para absorber la luz visible e incluso la luz infrarroja cercana. Por ejemplo, los iones Ti3+ y las vacantes de oxígeno producidas por la hidrogenación pueden mejorar significativamente la absorción de luz visible, la capacidad de captura del portador de carga y la capacidad de separación de carga, mejorando así la eficiencia de la producción de hidrógeno fotocatalítico.
② Producción de hidrógeno fotoelectroquímico: la matriz de nanotubos de TiO2 negro preparada mediante el método de reducción electroquímica muestra un rendimiento fotoelectroquímico mejorado de división del agua, lo que puede mejorar eficazmente la eficiencia de la producción de hidrógeno fotoelectroquímico.
③ Fotodegradación de materia orgánica: el TiO2 negro tiene una eficiencia de fotodegradación extremadamente alta para una variedad de contaminantes orgánicos como fenol, negro activo 5, rodamina B, azul de metileno, etc., y se utiliza para eliminar contaminantes ambientales.
④ Sensores fotoquímicos: El TiO2 negro también se utiliza en el desarrollo de sensores fotoquímicos debido a su excelente rendimiento de absorción de luz, que se utiliza para detectar contaminantes orgánicos en el medio ambiente.
⑤ Terapia fototérmica contra el cáncer: el TiO2 negro hidrogenado recubierto de polietilenglicol se ha estudiado para el diagnóstico y tratamiento del cáncer y muestra buenos efectos de la terapia fototérmica.
⑥ Otras aplicaciones energéticas y medioambientales: El TiO2 negro también se ha estudiado para otros campos de conversión de energía y remediación medioambiental, como la reducción fotocatalítica de CO2, la desinfección antibacteriana, etc.
El progreso de la investigación sobre el dióxido de titanio negro muestra que su rendimiento de absorción de luz y su actividad fotocatalítica pueden regularse mediante diferentes métodos de síntesis e ingeniería de defectos, logrando así una gama más amplia de aplicaciones en el campo de la fotocatálisis. Aunque se han logrado ciertos avances en la investigación, el rendimiento del TiO2 negro aún está lejos de los requisitos de producción reales y algunos mecanismos fotocatalíticos clave aún no están claros. Se necesitan más investigaciones para mejorar su eficiencia fotocatalítica y su eficiencia fotocuántica.