ثاني أكسيد التيتانيوم المعروف أيضًا باسم TiO2، هو مركب متعدد الاستخدامات يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل مستحضرات التجميل والأصباغ والطلاء والتحفيز الضوئي. يتشكل بشكل أساسي من خلال تفاعلات كيميائية غير عضوية ، وتحديداً أكسدة المركبات المحتوية على التيتانيوم. تتضمن الطريقة الأكثر شيوعًا لتكوين ثاني أكسيد التيتانيوم التفاعل بين رباعي كلوريد التيتانيوم (TiCl4) والأكسجين (O2).
كيف يتشكل ثاني أكسيد التيتانيوم
- في الخطوة الأولى من العملية يتم إنتاج رباعي كلوريد التيتانيوم عن طريق معالجة خامات التيتانيوم بالكلور أو المعادن الحاملة للتيتانيوم ، مثل الإلمنيت أو الروتيل. يعمل هذا المركب كمقدمة لتخليق ثاني أكسيد التيتانيوم. رباعي كلوريد التيتانيوم هو سائل متطاير يتفاعل بسهولة مع بخار الماء في الهواء ، مكونًا ثاني أكسيد التيتانيوم وحمض الهيدروكلوريك (HCl). هذا التفاعل طارد للحرارة ويحدث في درجات حرارة مرتفعة.
TiCl4 + 2H2O -> TiO2 + 4HCl
يكون ثاني أكسيد التيتانيوم الناتج في شكل جزيئات دقيقة، والتي يمكن معالجتها بشكل أكبر لتحقيق الخصائص المرغوبة وأحجام الجسيمات. اعتمادًا على التطبيق المحدد، يمكن استخدام طرق مختلفة مثل التوليف الحراري المائي أو عملية سول-جل أو الترسيب لتعديل الحجم والبنية البلورية وخصائص سطح ثاني أكسيد التيتانيوم.
يمكن أيضًا إجراء التفاعل بين رابع كلوريد التيتانيوم والأكسجين باستخدام نهج أكثر تحكمًا ، على سبيل المثال من خلال أكسدة طور البخار. في هذه الطريقة يتفاعل بخار رباعي كلوريد التيتانيوم مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية، تزيد عادةً عن 900 درجة مئوية ، في وجود محفز. تؤدي هذه العملية إلى تكوين جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النقي.
بمجرد تكوينه يمكن معالجة ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل أكبر للحصول على درجات وأشكال مختلفة، مثل anatase أو rutile، بناءً على التطبيق المطلوب. تظهر هذه الاختلافات خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة ، بما في ذلك حجم الجسيمات ، ومساحة السطح ، ونشاط التحفيز الضوئي.
في الختام يتكون ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل أساسي من خلال أكسدة رباعي كلوريد التيتانيوم بالأكسجين. ينتج عن هذا التفاعل الكيميائي غير العضوي جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم التي يمكن تعديلها ومعالجتها لتلبية المتطلبات المحددة لمختلف التطبيقات الصناعية.
