Apa itu Titanium Hitam? Gambar Baja Tahan Karat Titanium Hitam
Titanium hitam merupakan pigmen komposit anorganik dengan tingkat kegelapan yang tinggi serta stabilitas fisik dan kimia yang baik. Biasanya diperoleh dengan mereduksi titanium dioksida dan memiliki struktur bubuk campuran kristal kubik natrium klorida dan kristal tetragonal rutil. Titanium hitam memiliki ketahanan panas yang tinggi, ketahanan asam dan alkali, daya persembunyian yang tinggi dan dispersibilitas yang baik, serta merupakan bahan yang ramah lingkungan dan tidak beracun.
I. Titanium hitam bukanlah paduan titanium
Titanium hitam adalah bahan baja tahan karat. Menggunakan proses perawatan permukaan khusus seperti pelapisan listrik atau pelapisan air untuk membuat permukaan baja tahan karat tampak hitam. Metode perawatan ini tidak hanya meningkatkan efek dekoratif baja tahan karat, tetapi juga meningkatkan ketahanan terhadap korosi, ketahanan aus, dan ketahanan terhadap radiasi ultraviolet.
Bahan pelat baja tahan karat titanium hitam biasanya mencakup berbagai jenis baja tahan karat seperti 201, 304, 316, dll., dengan ketebalan berkisar antara 0,28 mm hingga 5 mm. Dilihat dari sifat fisiknya, massa jenis baja tahan karat titanium hitam sekitar 7,92 g/cm³, modulus elastisitas 200 GPa, kuat tarik 520 MPa, perpanjangan 40%, dan kekerasan 207HBW. Dari segi komposisi kimianya, ia mengandung sejumlah unsur seperti karbon, silikon, mangan, fosfor, belerang, kromium, nikel, dan molibdenum.
Jenis baja tahan karat titanium hitam termasuk titanium hitam yang disikat, titanium hitam buram dan cermin titanium hitam, dll. Jenis ini mungkin menggunakan proses perawatan permukaan yang berbeda selama pemrosesan, seperti pemolesan cermin, peledakan pasir atau etsa yang disikat. Diantaranya, pelat baja tahan karat cermin titanium hitam dibuat dengan cara digerinda dan dipoles pada pelat baja tahan karat biasa, kemudian pelapisan titanium hingga membentuk lapisan titanium hitam tahan korosi pada permukaannya.
Proses produksi baja tahan karat titanium hitam terutama meliputi pelapisan listrik dan pelapisan air. Warna pelapisan listrik berwarna abu-abu, sedangkan warna pelapisan air relatif hitam. Jika pelat baja tahan karat 304 atau 316 digunakan untuk pelapisan air titanium hitam, warnanya dapat disesuaikan menjadi hitam atau biru sesuai kebutuhan pelanggan. Pelat baja tahan karat titanium hitam relatif sederhana dalam proses pemrosesan, warnanya stabil, dan jarang ada masalah perbedaan warna yang serius. Ia memiliki sifat dekoratif yang kuat. Sebagai warna serba guna, hitam dapat diaplikasikan pada berbagai pemandangan untuk menciptakan efek dekoratif kelas atas dan atmosferik.
II. Apakah ada titanium hitam?
1. Titanium Suboksida
Titanium Suboxide adalah bahan fungsional energi baru anorganik hitam murni yang sangat aktif, dan warnanya hitam.
Dari segi struktur kimianya, ia berada di antara titanium dioksida (TiO2) dan titanium metalik. Ia memiliki berbagai bentuk, termasuk bentuk polikristalin dan kristal, yang paling umum adalah anatase dan rutil. Struktur titanium suboksida tipe anatase adalah sistem tetragonal, dan struktur titanium suboksida tipe rutil adalah sistem heksagonal.
Titanium suboksida adalah bahan ramah lingkungan dan tidak beracun yang memenuhi standar keamanan tingkat pangan dan tidak menyebabkan kerusakan pada kulit, memenuhi kebutuhan pembangunan ekonomi rendah karbon. Titanium suboksida memiliki konduktivitas listrik yang baik, terutama fase Ti4O7, yang konduktivitas kristal tunggalnya mencapai 1500S/cm³. Selain itu, titanium suboksida juga memiliki stabilitas termal yang tinggi dan dispersibilitas yang baik, serta dapat terdispersi secara merata dalam air dan resin.
Karakteristik hitam titanium suboksida membuatnya banyak digunakan dalam fotokatalis, bahan elektroda baterai, bahan matriks hitam LED dan bidang lainnya. Karena sifat fisik dan kimianya yang unik, titanium dioksida dapat digunakan sebagai katoda untuk menggantikan grafit di bidang baterai guna mengurangi redaman kapasitansi yang disebabkan oleh siklus pengisian dan pengosongan. Pada saat yang sama, ia juga menunjukkan kinerja yang baik dalam industri kimia, elektrometalurgi, pelapisan listrik, industri perlindungan lingkungan, dan pengolahan air.
1>Karakteristik titanium dioksida
① Sifat fisik: Memiliki konduktivitas listrik yang baik pada suhu kamar, terutama Ti4O7, yang konduktivitas kristal tunggalnya 1500Scm-1. Massa jenis volumenya adalah 3,15 g/cm³―3,18g/cm³.
② Sifat kimia: Memiliki stabilitas kimia dan ketahanan korosi yang tinggi. Pada 50 derajat dan konsentrasi H2SO4 42%, laju korosi statis hanya 0,019g/m²/hari. Ia memiliki sifat elektrokimia yang baik. Pada suhu kamar, arus kerja dikontrol pada 5-20mA/cm². Bahan tersebut dapat digunakan sebagai elektroda positif dan negatif untuk reaksi evolusi hidrogen dan oksigen, dan potensi kelebihan evolusi hidrogen dan oksigen sangat tinggi.
③ Stabilitas termal: Ketahanan suhu titanium oksida di atmosfer pengoksidasi kurang dari 600 derajat, dan ukuran partikel bubuk kurang dari atau sama dengan 1,0μm.
④ Perlindungan lingkungan dan non-toksisitas: Memenuhi standar keamanan pangan, tidak menyebabkan kerusakan pada kulit, dan memenuhi kebutuhan pembangunan ekonomi rendah karbon.
2>Bidang aplikasi titanium oksida
① Bidang baterai: Sebagai pengganti katoda untuk grafit, dapat mengurangi peluruhan kapasitansi yang disebabkan oleh siklus pengisian dan pengosongan; ini digunakan sebagai elektroda dan bahan bipolar untuk sel bahan bakar, baterai seng-udara, dan baterai aliran.
② Industri kimia: Karena stabilitas dan konduktivitas kimianya yang sangat baik, ia dapat digunakan dalam industri klor-alkali, manufaktur klorat, pembuatan asam dikromat, dan elektrosintesis organik.
③ Bidang elektrometalurgi: Sebagai elektroda untuk deposisi seng elektrolitik, pemulihan logam, oksida mangan elektrolitik, produksi foil logam dan daur ulang larutan etsa papan sirkuit cetak.
④ Bidang pelapisan listrik: Karena elektrolit mengandung zat yang sangat korosif seperti ion fluorida, elektroda titanium oksida memiliki potensi evolusi oksigen yang tinggi, ketahanan terhadap korosi yang kuat, ketahanan aus, dan ukuran elektroda yang stabil.
⑤ Industri perlindungan lingkungan dan bidang pengolahan air: banyak digunakan dalam degradasi elektrokatalitik polutan organik dan lindi TPA, pengolahan elektrokatalitik air limbah fenol, pengolahan air limbah pencetakan dan pencelupan, pengolahan air limbah ladang minyak, pengolahan limbah rumah sakit, elektrolisis air laut untuk produksi hidrogen, desalinasi air laut , elektrolisis desinfeksi air dan produksi ozon.
⑥ Bidang proteksi katodik: digunakan untuk proteksi korosi pada tangki penyimpanan minyak, kapal, dermaga, jembatan dan beton bertulang, serta proteksi katodik pada tanah.
Ada berbagai metode untuk menyiapkan titanium dioksida, termasuk metode sol-gel, metode hidrotermal, metode oksidasi suhu tinggi, dll.
2. Titanium dioksida hitam
Titanium dioksida tradisional adalah pigmen putih yang banyak digunakan dalam pelapis, plastik, pembuatan kertas, dan industri lainnya. Namun, titanium dioksida dapat dibuat menjadi hitam melalui perlakuan kimia khusus seperti hidrogenasi, reduksi kimia, anodisasi-anil, dan metode lainnya.
Dibandingkan dengan titanium dioksida putih tradisional, titanium dioksida hitam ini menunjukkan peningkatan penyerapan cahaya dan kemampuan transpor elektron secara signifikan, telah meningkatkan sifat penyerapan optik, dan dapat menyerap cahaya dari daerah ultraviolet hingga inframerah pada spektrum matahari. Hal ini terutama disebabkan oleh struktur cangkang inti yang khusus, di mana kulit terluar merupakan lapisan amorf yang kekurangan oksigen dan inti dalam merupakan fase kristal asli.
Titanium dioksida dengan struktur ini menunjukkan aktivitas yang lebih tinggi dalam kinerja fotokatalitik, terutama dalam kapasitas penyerapan cahaya tampak dan daerah cahaya inframerah dekat, yang sangat penting untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi surya. Hal ini menjadikannya memiliki nilai penerapan potensial di bidang fotokatalisis, sel surya, pengumpulan panas matahari, dll., dan memberikan arah penelitian baru untuk potensi penerapan titanium dioksida di bidang energi.
① Produksi fotohidrogen: TiO2 Hitam telah dipelajari secara luas untuk dekomposisi air fotokatalitik untuk menghasilkan hidrogen karena kemampuannya dalam menyerap cahaya tampak dan bahkan cahaya inframerah dekat. Misalnya, ion Ti3+ dan kekosongan oksigen yang dihasilkan oleh hidrogenasi dapat secara signifikan meningkatkan penyerapan cahaya tampak, kemampuan menangkap pembawa muatan, dan kemampuan pemisahan muatan, sehingga meningkatkan efisiensi produksi hidrogen fotokatalitik.
② Produksi hidrogen fotoelektrokimia: Rangkaian nanotube TiO2 hitam yang dibuat dengan metode reduksi elektrokimia menunjukkan peningkatan kinerja pemisahan air fotoelektrokimia, yang secara efektif dapat meningkatkan efisiensi produksi hidrogen fotoelektrokimia.
③ Fotodegradasi bahan organik: TiO2 Hitam memiliki efisiensi fotodegradasi yang sangat tinggi untuk berbagai polutan organik seperti fenol, hitam aktif 5, rhodamin B, metilen biru, dll., dan digunakan untuk menghilangkan polutan lingkungan.
④ Sensor fotokimia: TiO2 Hitam juga digunakan dalam pengembangan sensor fotokimia karena kinerja penyerapan cahayanya yang sangat baik, yang digunakan untuk mendeteksi polutan organik di lingkungan.
Terapi fototermal kanker: TiO2 hitam terhidrogenasi berlapis polietilen glikol telah dipelajari untuk diagnosis dan pengobatan kanker, menunjukkan efek terapi fototermal yang baik.
⑥ Aplikasi energi dan lingkungan lainnya: TiO2 Hitam juga telah dipelajari untuk bidang konversi energi dan remediasi lingkungan lainnya, seperti pengurangan fotokatalitik CO2, desinfeksi antibakteri, dll.
Kemajuan penelitian pada titanium dioksida hitam menunjukkan bahwa kinerja penyerapan cahaya dan aktivitas fotokatalitiknya dapat diatur melalui berbagai metode sintesis dan rekayasa cacat, sehingga mencapai cakupan aplikasi yang lebih luas di bidang fotokatalisis. Meskipun kemajuan penelitian tertentu telah dicapai, kinerja TiO2 hitam masih jauh dari persyaratan produksi sebenarnya, dan beberapa mekanisme fotokatalitik utama masih belum jelas. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan efisiensi fotokatalitik dan efisiensi fotokuantum.