Qu’est-ce que le titane noir ? Photos en acier inoxydable titane noir
Le titane noir est un pigment composite inorganique présentant une noirceur élevée et une bonne stabilité physique et chimique. Il est généralement obtenu par réduction du dioxyde de titane et présente une structure de poudre mixte de cristal cubique de chlorure de sodium et de cristal tétragonal de rutile. Le titane noir a une résistance élevée à la chaleur, une résistance aux acides et aux alcalis, un pouvoir couvrant élevé et une bonne dispersibilité, et est un matériau respectueux de l'environnement et non toxique.
I. Le titane noir n'est pas un alliage de titane
Le titane noir est un matériau en acier inoxydable. Il utilise un processus de traitement de surface spécial tel que la galvanoplastie ou le placage à l'eau pour rendre la surface de l'acier inoxydable noire. Cette méthode de traitement améliore non seulement l'effet décoratif de l'acier inoxydable, mais améliore également sa résistance à la corrosion, sa résistance à l'usure et sa résistance aux rayons ultraviolets.
Le matériau de la plaque d'acier inoxydable en titane noir comprend généralement différents types d'acier inoxydable tels que 201, 304, 316, etc., avec une épaisseur allant de 0,28 mm à 5 mm. En termes de propriétés physiques, la densité de l'acier inoxydable au titane noir est d'environ 7,92 g/cm³, le module élastique est de 200 GPa, la résistance à la traction est de 520 MPa, l'allongement est de 40 % et la dureté est de 207HBW. Au niveau de la composition chimique, il contient une certaine proportion d'éléments comme le carbone, le silicium, le manganèse, le phosphore, le soufre, le chrome, le nickel et le molybdène.
Les types d'acier inoxydable en titane noir comprennent le titane noir brossé, le titane noir givré et le miroir en titane noir, etc. Ces types peuvent utiliser différents processus de traitement de surface pendant le traitement, tels que le polissage miroir, le sablage brossé ou la gravure. Parmi eux, la plaque d'acier inoxydable miroir en titane noir est fabriquée par meulage et polissage sur la plaque d'acier inoxydable ordinaire, puis par placage de titane pour former une couche de titane noir résistante à la corrosion sur sa surface.
Le processus de production de l’acier inoxydable au titane noir comprend principalement la galvanoplastie et le placage à l’eau. La couleur de la galvanoplastie est grise, tandis que la couleur du placage à l’eau est relativement noire. Si une plaque en acier inoxydable 304 ou 316 est utilisée pour le placage à l'eau du titane noir, la couleur peut être ajustée au noir ou au bleu selon les exigences du client. La plaque d'acier inoxydable en titane noir est relativement simple dans le processus de traitement, la couleur est stable et il y a rarement de graves problèmes de différence de couleur. Il possède de fortes propriétés décoratives. En tant que couleur polyvalente, le noir peut être appliqué à une variété de scènes pour créer un effet décoratif haut de gamme et atmosphérique.
II. Existe-t-il du titane noir ?
1. Sous-oxyde de titane
Le sous-oxyde de titane est un nouveau matériau fonctionnel inorganique noir pur hautement actif, et sa couleur est noire.
En termes de structure chimique, il se situe entre le dioxyde de titane (TiO2) et le titane métallique. Il se présente sous diverses formes, notamment les formes polycristallines et cristallines, dont les plus courantes sont l'anatase et le rutile. La structure du sous-oxyde de titane de type anatase est un système tétragonal et la structure du sous-oxyde de titane de type rutile est un système hexagonal.
Le suboxyde de titane est un matériau respectueux de l'environnement et non toxique qui répond aux normes de sécurité alimentaire et ne cause pas de dommages à la peau, répondant ainsi aux besoins de développement d'une économie à faible émission de carbone. Le sous-oxyde de titane a une bonne conductivité électrique, en particulier la phase Ti4O7, dont la conductivité monocristalline atteint 1 500 S/cm³. De plus, le sous-oxyde de titane présente également une stabilité thermique élevée et une bonne dispersibilité, et peut être uniformément dispersé dans l'eau et la résine.
Les caractéristiques noires du sous-oxyde de titane le rendent largement utilisé dans les photocatalyseurs, les matériaux d'électrodes de batterie, les matériaux de matrice noire LED et d'autres domaines. En raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques, le dioxyde de titane peut être utilisé comme cathode pour remplacer le graphite dans le domaine des batteries afin de réduire l'atténuation de capacité provoquée par le cycle de charge et de décharge. Dans le même temps, il affiche également de bonnes performances dans l’industrie chimique, l’électrométallurgie, la galvanoplastie, l’industrie de la protection de l’environnement et le traitement de l’eau.
1>Caractéristiques du dioxyde de titane
① Propriétés physiques : Il a une bonne conductivité électrique à température ambiante, en particulier Ti4O7, dont la conductivité monocristalline est de 1 500 Scm-1. La densité volumique est de 3,15 g/cm³―3,18 g/cm³.
② Propriétés chimiques : il présente une stabilité chimique et une résistance à la corrosion élevées. À 50 degrés et 42 % de concentration de H2SO4, le taux de corrosion statique n'est que de 0,019 g/m²/jour. Il possède de bonnes propriétés électrochimiques. À température ambiante, le courant de travail est contrôlé à 5-20mA/cm². Le matériau peut être utilisé à la fois comme électrodes positives et négatives pour les réactions de dégagement d'hydrogène et d'oxygène, et le surpotentiel de dégagement d'hydrogène et d'oxygène est très élevé.
③ Stabilité thermique : la résistance à la température de l'oxyde de titane dans une atmosphère oxydante est inférieure à 600 degrés et la taille des particules de poudre est inférieure ou égale à 1,0 μm.
④ Protection de l'environnement et non-toxicité : il répond aux normes de sécurité alimentaire, ne causera pas de dommages à la peau et répond aux besoins de développement d'une économie à faible émission de carbone.
2>Domaines d'application de l'oxyde de titane
① Champ de batterie : en tant que substitut de cathode au graphite, il peut réduire la dégradation de la capacité causée par le cycle de charge et de décharge ; il est utilisé comme électrodes et matériaux bipolaires pour les piles à combustible, les batteries zinc-air et les batteries à flux.
② Industrie chimique : en raison de son excellente stabilité chimique et de sa conductivité, il peut être utilisé dans l'industrie du chlore-alcali, la fabrication de chlorate, la préparation d'acide dichromique et l'électrosynthèse organique.
③ Domaine de l'électrométallurgie : comme électrode pour le dépôt électrolytique de zinc, la récupération de métaux, l'oxyde de manganèse électrolytique, la production de feuilles métalliques et le recyclage de la solution de gravure de circuits imprimés.
④ Champ de galvanoplastie : étant donné que l'électrolyte contient des substances hautement corrosives telles que des ions fluorure, l'électrode en oxyde de titane présente un surpotentiel de dégagement d'oxygène élevé, une forte résistance à la corrosion, une résistance à l'usure et une taille d'électrode stable.
⑤ Industrie de la protection de l'environnement et domaine du traitement de l'eau : largement utilisé dans la dégradation électrocatalytique des polluants organiques et des lixiviats de décharge, le traitement électrocatalytique des eaux usées au phénol, le traitement des eaux usées d'impression et de teinture, le traitement des eaux usées des champs pétrolifères, le traitement des eaux usées des hôpitaux, l'électrolyse de l'eau de mer pour la production d'hydrogène, le dessalement de l'eau de mer. , électrolyse de la désinfection de l'eau et production d'ozone.
⑥ Champ de protection cathodique : utilisé pour la protection contre la corrosion des réservoirs de stockage de pétrole, des navires, des quais, des ponts et du béton armé, et pour la protection cathodique du sol.
Il existe différentes méthodes de préparation du dioxyde de titane, notamment la méthode sol-gel, la méthode hydrothermale, la méthode d'oxydation à haute température, etc.
2. Dioxyde de titane noir
Le dioxyde de titane traditionnel est un pigment blanc largement utilisé dans les revêtements, les plastiques, la fabrication du papier et d'autres industries. Cependant, le dioxyde de titane peut être rendu noir grâce à des traitements chimiques spéciaux tels que l’hydrogénation, la réduction chimique, l’anodisation-recuit et d’autres méthodes.
Comparé au dioxyde de titane blanc traditionnel, ce dioxyde de titane noir présente des capacités d'absorption de la lumière et de transport d'électrons considérablement améliorées, possède des propriétés d'absorption optique améliorées et peut absorber la lumière des régions ultraviolettes à infrarouges du spectre solaire. Cela est principalement dû à sa structure noyau-coquille spéciale, dans laquelle l'enveloppe externe est une couche amorphe pauvre en oxygène et le noyau interne est la phase cristalline d'origine.
Le dioxyde de titane présentant cette structure présente une activité plus élevée en termes de performances photocatalytiques, en particulier dans la capacité d'absorption de la lumière visible et des régions de lumière proche infrarouge, ce qui revêt une grande importance pour améliorer l'efficacité d'utilisation de l'énergie solaire. Cela lui confère une valeur d'application potentielle dans les domaines de la photocatalyse, des cellules solaires, de la collecte solaire thermique, etc., et ouvre une nouvelle direction de recherche pour le potentiel d'application du dioxyde de titane dans le domaine de l'énergie.
① Production de photohydrogène : le TiO2 noir a été largement étudié pour la décomposition photocatalytique de l'eau afin de produire de l'hydrogène en raison de sa capacité à absorber la lumière visible et même la lumière proche infrarouge. Par exemple, les ions Ti3+ et les lacunes en oxygène produits par hydrogénation peuvent améliorer considérablement l'absorption de la lumière visible, la capacité de capture des porteurs de charge et la capacité de séparation des charges, améliorant ainsi l'efficacité de la production photocatalytique d'hydrogène.
② Production photoélectrochimique d'hydrogène : le réseau de nanotubes TiO2 noirs préparé par la méthode de réduction électrochimique présente des performances de division photoélectrochimique de l'eau améliorées, ce qui peut améliorer efficacement l'efficacité de la production photoélectrochimique d'hydrogène.
③ Photodégradation de la matière organique : le TiO2 noir a une efficacité de photodégradation extrêmement élevée pour une variété de polluants organiques tels que le phénol, le noir actif 5, la rhodamine B, le bleu de méthylène, etc., et est utilisé pour éliminer les polluants environnementaux.
④ Capteurs photochimiques : Le TiO2 noir est également utilisé dans le développement de capteurs photochimiques en raison de ses excellentes performances d'absorption de la lumière, qui sont utilisées pour détecter les polluants organiques dans l'environnement.
⑤ Thérapie photothermique contre le cancer : le TiO2 noir hydrogéné recouvert de polyéthylène glycol a été étudié pour le diagnostic et le traitement du cancer, montrant de bons effets de thérapie photothermique.
⑥ Autres applications énergétiques et environnementales : Le TiO2 noir a également été étudié pour d'autres domaines de conversion d'énergie et d'assainissement de l'environnement, tels que la réduction photocatalytique du CO2, la désinfection antibactérienne, etc.
Les progrès de la recherche sur le dioxyde de titane noir montrent que ses performances d'absorption de la lumière et son activité photocatalytique peuvent être régulées par différentes méthodes de synthèse et ingénierie des défauts, permettant ainsi d'obtenir une gamme plus large d'applications dans le domaine de la photocatalyse. Bien que certains progrès de recherche aient été réalisés, les performances du TiO2 noir sont encore loin des exigences réelles de production, et certains mécanismes photocatalytiques clés restent flous. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer son efficacité photocatalytique et son efficacité photoquantique.