Titan suboxide, thường được gọi là titan đen, là một vật liệu chức năng vô cơ đặc trưng bởi dạng bột màu xanh đen, chảy tự do. Nó không độc hại, có độ ổn định nhiệt tuyệt vời, khả năng giải phóng hydro và oxy cao. Các đặc tính nổi bật của nó bao gồm khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, độ dẫn điện vượt trội và độ ổn định hóa học đáng kể. Những đặc tính này làm cho nó trở nên rất có giá trị trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như oxy hóa xúc tác điện trong xử lý nước thải, chống ăn mòn hàng hải, và làm phụ gia dẫn điện. phay phản lực, còn được gọi là nghiền bằng tia khí hoặc nghiền bằng năng lượng chất lỏng, là kỹ thuật được ưa chuộng để nghiền titan suboxide.
Các tính chất đặc biệt của titan suboxide pha Magnéli bắt nguồn từ cấu trúc tinh thể độc đáo của chúng. Nó có thể được hình dung như một mạng lưới bát diện TiO₂, nhưng với một điểm khác biệt chính: sự thiếu hụt oxy định kỳ. Ví dụ, trong Ti₄O₇, sau mỗi vài lớp TiO₂, một lớp với các lỗ khuyết oxy hình thành. Nó tạo ra một mặt phẳng cắt tinh thể. Bên trong các lớp thiếu oxy này, các nguyên tử titan gần nhau hơn, tạo thành các chuỗi hoặc dải dẫn điện. Điều quan trọng là các đường dẫn điện này được che chắn bởi các lớp TiO₂ ổn định ở hai bên, mang lại cho các vật liệu như Ti₄O₇ sự kết hợp đặc biệt giữa độ dẫn điện cao và khả năng chống ăn mòn mạnh.
Các thông số liên quan
| Tên sản phẩm | Titan Suboxide |
| Công thức hóa học | TiₙO₂ₙ₋₁ |
| Dạng hóa học | Magnéli Phase Titanium Suboxide |
| Vẻ bề ngoài | Bột xanh đen |
| Giá trị L của âm | < 16 |
| Hàm lượng Ti₄O₇ | ≥ 95 % |
| Kích thước hạt cơ bản | 0,5 ~ 1 μm |
| Kích thước hạt và điện trở suất tương ứng | < 1 μm：> 30 mΩ·m |
| 1 ~ 10 μm：30 ~ 80 mΩ·m | |
| 10 ~ 30 μm：3 ~ 5 mΩ·m | |
| 30 ~ 50 μm：< 3 mΩ·m | |
| 50 ~ 80 μm：< 3 mΩ·m | |
| Khả năng chịu nhiệt (trong không khí) | < 600 °C |
| Mật độ tương đối | 3.6 ~ 4.3 |
| Chất tan trong nước | < 0,5 g/ml |
Các thông số chính và lĩnh vực ứng dụng
1. Vật liệu điện cực
Titan suboxide có độ ổn định hóa học và khả năng chống ăn mòn vượt trội, vượt trội hơn hầu hết các vật liệu điện cực công nghiệp phổ biến, bao gồm cả kim loại gốc titan. Nó vẫn ổn định trong môi trường có tính ăn mòn cao, chẳng hạn như dung dịch chứa florua và axit clohydric, nơi kim loại titan sẽ nhanh chóng bị ăn mòn. Ví dụ, nó gần như trơ trong axit sulfuric hoặc oxalic 40%, vốn có khả năng ăn mòn kim loại titan rất mạnh.
| Vật mẫu | Chất điện giải | Giảm cân (150 giờ) | Giảm cân (3500 giờ) |
| Kim loại Titan | 1000 ppm F⁻ | 22% | 100% |
| Titan Suboxide | 1000 ppm F⁻ | 0.017% | 0.29% |
| Kim loại Titan | 4000 ppm F⁻ | 52% | 100% |
| Titan Suboxide | 4000 ppm F⁻ | 0.66% | 2.4% |
| Kim loại Titan | HF/HNO₃/H₂O 2/10/88 | 100% | 100% |
| Titan Suboxide | HF/HNO₃/H₂O 2/10/88 | 0.56% | 12.7% |
2. Xử lý nước thải bằng điện hóa
Nhờ điện thế thoát oxy cao, điện cực titan suboxide lý tưởng cho các quá trình oxy hóa anot. Điều này cho phép phân hủy xúc tác điện hóa hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ trong các ứng dụng bao gồm nước rỉ rác, nước thải chứa phenol, nước thải nhuộm dệt, nước thải mỏ dầu và nước thải bệnh viện. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất hydro điện phân từ nước biển, khử muối nước biển, khử trùng nước và tạo ozone.
3. Pin axit chì tiên tiến
Năm 2012, Atraverda Ltd. đã thương mại hóa pin axit chì lưỡng cực sử dụng titan suboxide. Những loại pin này được cho là nhẹ hơn 40%, nhỏ hơn 20%, và cung cấp mật độ năng lượng cao hơn 40% với tuổi thọ dài hơn hơn 100% so với pin axit chì truyền thống. Chúng cũng thân thiện với môi trường hơn, sử dụng ít chì hơn 50% và thải ra ít hơn 80% CO₂ trong quá trình sản xuất. Hơn nữa, chúng có thể tái chế hoàn toàn và tiết kiệm chi phí hơn so với các loại pin thay thế như pin lithium-ion.
4. Pin năng lượng mới
Chì-Axit: Titan suboxide (Ti₄O₇) tăng cường lực liên kết với PbO₂ và giúp duy trì cấu trúc lỗ rỗng cũng như độ xốp trong các chu kỳ sạc-xả. Điều này cải thiện hiệu suất hình thành và khả năng sử dụng vật liệu hoạt tính dương. Việc bổ sung một lượng nhỏ sợi Ti₄O₇ vào ắc quy tấm phẳng ô tô đã được chứng minh là làm tăng dung lượng thêm 15-17%.
Lithium-Ion: Là một chất phụ gia dẫn điện trong catốt pin lithium-ion, titan suboxide có thể thay thế than đen truyền thống. Nó cải thiện độ dẫn điện của catốt, đảm bảo phân phối dòng điện đồng đều, nâng cao nền tảng điện áp xả và tăng cường sử dụng vật liệu hoạt tính. Các thử nghiệm sơ bộ cho thấy điện áp xả tăng 5% và năng lượng xả cũng tăng tương ứng.
5. Lớp phủ bảo vệ catốt và chống ăn mòn
Titan suboxide có độ dẫn điện cao (vượt trội hơn graphene ở một số chỉ số), khả năng chống axit/kiềm, hấp thụ tia UV, độ ổn định nhiệt cao và khả năng phân tán tốt trong nước và nhựa. Sự kết hợp giữa “độ dẫn điện + độ trơ” khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho việc bảo vệ lâu dài trong các môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như kỹ thuật hàng hải và thiết bị hóa chất. Việc kết hợp các hạt titan suboxide vào lớp phủ chống ăn mòn (ví dụ: epoxy, polyurethane) giúp thúc đẩy sự phân bố điện tích đồng đều, ngăn ngừa ăn mòn điện hóa cục bộ. Các nghiên cứu cho thấy lớp phủ được biến tính bằng titan suboxide tạo ra lớp bảo vệ catốt nhanh hơn và duy trì hiệu quả trong thời gian dài hơn so với lớp phủ sử dụng chất độn trơ truyền thống.
6. Sắc tố nâng cao
Độ dẫn điện cao của suboxide titan pha Magnéli cho phép chúng được sử dụng trong các chất màu chống tĩnh điện và dẫn điện cho lớp phủ và mực in. Chúng có thể thay thế muội than để tạo ra lớp phủ đen đậm, dẫn điện với khả năng chịu thời tiết vượt trội. Hơn nữa, cấu trúc tinh thể của chúng hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến, tạo ra màu xám đậm đến đen. Chúng chịu nhiệt tốt hơn muội than (thích hợp cho gốm sứ và lớp phủ chịu nhiệt độ cao) và không độc hại, mang đến tiềm năng thay thế cho các chất màu đen gốc coban hoặc crom nguy hiểm. Các chất màu tổng hợp với TiO₂ cũng có thể được thiết kế để kiểm soát hoạt động quang xúc tác, giảm sự phân hủy tia UV và tăng cường độ bền lớp phủ cũng như đặc tính chống bám bẩn. Bằng cách kiểm soát hình thái và kích thước hạt, các hiệu ứng đặc biệt như ánh kim có thể đạt được cho lớp phủ ô tô và trang trí.
Tối ưu hóa hiệu suất với xử lý nâng cao
Các đặc tính chức năng đặc biệt của titan suboxide phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính bột của nó, bao gồm độ tinh khiết, phân bố kích thước hạt và hình thái. Để đạt được hiệu suất cao nhất, cần tránh nhiễm bẩn trong quá trình xử lý. Nghiền tia, còn được gọi là nghiền tia khí hoặc nghiền năng lượng chất lỏng, là kỹ thuật được ưa chuộng để nghiền titan suboxide. Phương pháp này sử dụng các tia khí nén hoặc khí tốc độ cao để nghiền và phân loại bằng khí siêu mịn mà không cần bất kỳ bộ phận chuyển động cơ học nào tiếp xúc với vật liệu. Quy trình nghiền luồng khí đảm bảo:
Độ tinh khiết tuyệt đối: Không có tạp chất kim loại từ vật liệu nghiền.
Bảo vệ nhiệt: Phun tia ở nhiệt độ thấp ngăn ngừa sự thay đổi pha hoặc quá trình oxy hóa.
Chất lượng bột cao cấp: Tạo ra các hạt hình cầu có kích thước phân bố hẹp, lý tưởng cho chế tạo điện cực, lớp phủ và vật liệu composite.
Titan suboxide (Ti₄O₇), với cấu trúc pha Magnéli độc đáo và độ dẫn điện cao, thể hiện hiệu suất tuyệt vời trong pin, bảo vệ môi trường và chống ăn mòn. Nó đóng vai trò là vật liệu cốt lõi cho pin axit chì lưỡng cực nhẹ hơn, hiệu suất cao hơn, chất xúc tác điện mạnh mẽ để phân hủy các chất ô nhiễm nước thải cứng đầu, và là thành phần dẫn điện bền bỉ cho các hệ thống chống ăn mòn lâu dài.
Bột sử thi
Bột sử thi cung cấp dịch vụ may đo phay phản lực Giải pháp cho các ngành công nghiệp đang tìm cách khai thác tối đa tiềm năng của các vật liệu tiên tiến như titan suboxide. Thiết bị của chúng tôi được thiết kế để mang lại hiệu suất nghiền khí không nhiễm bẩn, nhiệt độ thấp, thiết yếu để sản xuất bột chức năng có độ tinh khiết cao. Nếu ứng dụng của bạn đòi hỏi hiệu suất vượt trội của vật liệu được xử lý chính xác, liên hệ Epic Bột để khám phá cách chuyên môn phun bột của chúng tôi có thể nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm của bạn.