تطبيق تقنيات امتزاز الغاز في توصيف ثاني أكسيد التيتانيوم

الخلاصة:

ثاني أكسيد التيتانيوم، المعروف على نطاق واسع باسم التيتانيوم الأبيض، هو صبغة بيضاء غير عضوية مهمة تستخدم على نطاق واسع في صناعات مختلفة مثل الطلاء، والبلاستيك، والمطاط، وصناعة الورق، والأحبار، والألياف. وقد أظهرت الدراسات أن الفيزيائية والخصائص الكيميائية لثاني أكسيد التيتانيوم، مثل أداء التحفيز الضوئي، وقوة الاختباء، والتشتت، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمساحة السطح المحددة وبنية المسام.

يمكن استخدام تقنيات امتصاص الغاز الساكن للتوصيف الدقيق للمعلمات مثل مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام لثاني أكسيد التيتانيوم لتقييم جودته وتحسين أدائه في تطبيقات محددة، وبالتالي تعزيز فعاليته في مختلف المجالات.

حول ثاني أكسيد التيتانيوم:

ثاني أكسيد التيتانيوم هو صبغة بيضاء غير عضوية حيوية تتكون أساسًا من ثاني أكسيد التيتانيوم. تحدد المعلمات مثل اللون وحجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة والتشتت ومقاومة الطقس أداء ثاني أكسيد التيتانيوم في التطبيقات المختلفة، مع كون مساحة السطح المحددة إحدى المعلمات الرئيسية. تساعد مساحة السطح المحددة وتوصيف حجم المسام على فهم تشتت ثاني أكسيد التيتانيوم، وبالتالي تحسين أدائه في تطبيقات مثل الطلاء والبلاستيك. يُظهر ثاني أكسيد التيتانيوم ذو المساحة السطحية العالية عادةً قوة إخفاء وقوة تلوين أقوى.

بالإضافة إلى ذلك، أشارت الأبحاث إلى أنه عند استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم كدعم محفز، يمكن لحجم المسام الأكبر أن يعزز تشتت المكونات النشطة ويحسن النشاط التحفيزي الإجمالي، بينما يزيد حجم المسام الأصغر من كثافة المواقع النشطة، مما يساعد في تحسين كفاءة رد الفعل. وبالتالي، من خلال تنظيم بنية المسام لثاني أكسيد التيتانيوم، يمكن تحسين أدائه كعامل محفز.

باختصار، فإن توصيف مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام لا يساعد فقط في تقييم وتحسين أداء ثاني أكسيد التيتانيوم في التطبيقات المختلفة ولكنه أيضًا بمثابة وسيلة مهمة لمراقبة الجودة في عملية الإنتاج. التوصيف الدقيق للتيتانيوم يتيح ثاني أكسيد فهم أفضل والاستفادة من خصائصه الفريدة لتلبية المتطلبات في مجالات التطبيق المختلفة.

أمثلة تطبيقية لتقنيات امتصاص الغاز في توصيف ثاني أكسيد التيتانيوم:

1. توصيف المساحة السطحية المحددة وتوزيع حجم المسام لثاني أكسيد التيتانيوم لمحفزات DeNOx

يعد التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR) أحد تقنيات إزالة النتروجين من غاز المداخن التي يتم تطبيقها وأبحاثها بشكل شائع. تلعب المحفزات دورًا حاسمًا في تقنية SCR، حيث يؤثر أدائها بشكل مباشر على كفاءة إزالة أكسيد النيتروجين. يعمل ثاني أكسيد التيتانيوم كمادة حاملة لمحفزات DeNOx، حيث يوفر في المقام الأول الدعم الميكانيكي ومقاومة التآكل للمكونات النشطة والمواد المضافة الحفزية، إلى جانب زيادة مساحة سطح التفاعل وتوفير هياكل المسام المناسبة.

في ما يلي مثال لتوصيف ثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم كمادة حاملة لمحفزات DeNOx باستخدام السلسلة CIQTEK V-3220&3210 BET مساحة السطح ومحلل قياس المسامية. كما هو موضح في الشكل 1 (يسار)، تبلغ مساحة السطح المحددة لثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم في محفز DeNOx 96.18 م²/جم، مما يشير إلى وجود مساحة أكبر مساحة السطح التي توفر مواقع أكثر نشاطًا كمواد حاملة، وبالتالي تعزيز كفاءة تفاعلات DeNOx الحفزية. ن₂يكشف الأيسوثرم الخاص بالامتزاز والامتزاز (الشكل 1، على اليمين) عن الوجود السائد للأيسوثرم من النوع الرابع.

باستخدام نموذج BJH لتحليل توزيع حجم المسام المتوسطة (الشكل 2، اليسار)، لوحظ توزيع المسام المتوسطة المركزة عند 9.50 نانومتر. تظهر مؤامرة توزيع حجم المسام SF (الشكل 2، يمين) عرض المسام الصغيرة الأكثر احتمالا للعينة ليكون 0.44 نانومتر. تسمح دراسة تأثير مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام على محفزات DeNOx بتحسين تصميم المحفز وعمليات DeNOx، مما يحسن كفاءة إزالة أكاسيد النيتروجين.

الشكل 1. نتائج اختبار مساحة السطح المحددة (يسار) و

N₂ متساوي درجة حرارة الامتزاز-الامتصاص (يمين) لثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم في محفزات DeNOx.

الشكل 2. مؤامرة توزيع حجم المسام BJH (يسار) و

مخطط توزيع حجم مسام SF (على اليمين) لثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم في محفزات DeNOx.

2. توصيف مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام لثاني أكسيد التيتانيوم العام

من خلال ضبط ومراقبة مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام لثاني أكسيد التيتانيوم لتطبيقات مختلفة، يمكن تقييم أداء وفعالية ثاني أكسيد التيتانيوم وتحسينه. على سبيل المثال، في صناعات الطلاء والبلاستيك، يساعد تحليل المساحة السطحية المحددة وحجم المسام على تحسين قدرة التشتت وتشتت الضوء لثاني أكسيد التيتانيوم، مما يضمن توحيد ومتانة الطلاءات وتحسين الخواص الميكانيكية ومقاومة الطقس للمنتجات البلاستيكية. علاوة على ذلك، فهو يوفر وسيلة مهمة لمراقبة الجودة في عملية الإنتاج لضمان تناسق المنتج.

يتم استخدام سلسلة CIQTEK V-3220&3210 BET محلل مساحة السطح وقياس المسامية لتوصيف مساحة السطح المحددة وتوزيع حجم المسام ثاني أكسيد التيتانيوم. كما هو مبين في الشكل 3 (يسار)، تم تحديد مساحة السطح المحددة لعينة ثاني أكسيد التيتانيوم لتكون 18.91 م²/جم باستخدام معادلة BET متعددة النقاط. مزيد من التحليل لـ N₂يكشف تساوي درجة حرارة الامتزاز والامتزاز (الشكل 3، على اليمين) عن تساوي الحرارة من النوع الثاني.

من خلال إجراء تحليل توزيع حجم المسام الإجمالي NLDFT (الشكل 4)، يتم تحديد حجم المسام الإجمالي لثاني أكسيد التيتانيوم ليكون 0.066 سم³/جم، حيث تمثل المسام الدقيقة 9.66% والمسام المتوسطة تمثل 9.66% 69.72%. توفر الدراسات المتعمقة حول مساحة السطح المحددة، وتوزيع حجم المسام، وحجم المسام، والعوامل المؤثرة عليها، مراجع قيمة للتطبيقات وتحسين أداء ثاني أكسيد التيتانيوم، وبالتالي تلبية متطلبات ثاني أكسيد التيتانيوم عالي الأداء في مختلف الصناعات.

الشكل 3. نتائج اختبار مساحة السطح المحددة (يسار) وN₂ متساوي درجة حرارة الامتزاز والامتصاص (يمين) لعينة ثاني أكسيد التيتانيوم.

الشكل 4. مؤامرة توزيع حجم المسام NLDFT لعينة ثاني أكسيد التيتانيوم