TiO2 - oxid titaničitý - titanová běloba - vlastnosti, využití

V dnešním videu si povíme něco o titanové bělobě - oxidu titaničitém.
_________________________________________________________________
► WEB: http://wekon.cz/
► Facebook:   / wekonslab  
► Twitter:   / lordwekon  
_________________________________________________________________

Oxid titaničitý TiO2 je chemická sloučenina kyslíku a titanu. V přírodě se vyskytuje v několika minerálních formách. Uměle připravený oxid titaničitý označovaný jako titanová běloba má široké použití jako pigment do nátěrových hmot, barvivo v potravinářství a jako účinná složka některých opalovacích krémů. Je rozpustný v roztocích silných kyselin za vzniku solí titaničitých i silných zásad za vzniku titaničitanů.

Oxid titaničitý se vyskytuje ve třech přírodních formách:

rutil
anatas
brookit

Přírodní oxid titaničitý se nevyskytuje jako čistý. Většinou bývá kontaminován ionty jiných kovů, například železa. Přírodní minerály oxidu titaničitého jsou průmyslově těženy jako zdroj titanu. K dalším zdrojům titanu patří rudy obsahující ilmenit nebo leukoxen, či písky s obsahem rutilu.

Výroba

Chloridová metoda:
Surový oxid titaničitý je přeměněn na chlorid titaničitý pomocí chloridové metody. Při použití této metody je surová ruda obsahující alespoň 90 % TiO2 redukována uhlíkem při 950 °C a následně oxidována chlorem na kapalný chlorid titaničitý TiCl4. Ten je následně přečištěn destilací a při 1 000 – 1 400 °C je pomocí kyslíku přeměněn zpět na oxid titaničitý.

Sulfátová metoda:
Další často používaná metoda výroby je sulfátová metoda. Je vhodná pro rudy s nižším obsahem titanu a rudy znečištěné železem. Používá jako zdroj titanu minerál ilmenit. Ten je vyluhován v koncentrované kyselině sírové za vzniku síranu železitého Fe2(SO4)3 a síranu titanylu TiOSO4. Síran železitý je zredukován železnými hoblinami na síran železnatý FeSO4, který je po zahuštění a ochlazení odfiltrován.
TiOSO4 je následně hydrolyzován. Amorfní sraženina je pak kalcinována v kalcinační peci na strukturu rutilu, či anatasu při 800 - 900 °C.

Použití
Oxid titaničitý je často používán jako pigment, z důvodu výrazného jasu a velmi vysokého indexu lomu (n = 2,7). Ročně je celosvětově vyrobeno přibližně 4 000 000 tun TiO2. Výhodou jeho použití jako pigmentu jsou i jeho UV rezistentní vlastnosti. Pohlcuje UV záření a přeměňuje ho na neškodné teplo. Jeho vysoká odrazivost, jas a barevná stálost ho předurčují také jako vhodný materiál pro použití ve formě tenkých povlaků na speciální optice jako jsou dielektrická zrcadla.
TiO2 v práškové formě výrazně rozptyluje světlo a má vysokou opacitu. Je proto používán jako pigment zajišťující bělost a neprůhlednost barev, povlaků, plastů, papíru, inkoustů, potravin, kosmetiky a léčiv (např. tablet, či zubních past).

Další jeho vlastnost v práškové formě, která se využívá, je vysoká hydrofobie (odpuzování vody). Používá se tedy i při výrobě autoskel a skel pro slunečních brýle, s účelem eliminovat orosení, které by na nich mohlo vznikat.

V kosmetice je přidáván do krémů jako pigment, zahušťovadlo a UV filtr.
Jako pigment je též používán při tetování.

Oxid titaničitý je také používán jako polovodič.

Je používán jako bílé potravinářské barvivo E171.

Fotokatalýza
Vhodně upravený oxid titaničitý působí v přítomnosti ultrafialového záření jako fotokatalyzátor. Pokud je TiO2 nadopován atomy dusíku, funguje jako katalyzátor již v přítomnosti viditelného záření. Díky svému vysokému redoxnímu potenciálu oxiduje v excitovaném stavu vodu za vzniku hydroxylových radikálů. Je také schopen přímé oxidace organických látek. Z tohoto důvodu je přidáván do nátěrů, cementů, okenních skel, glazur dlaždiček a jiných materiálů. Tyto materiály pak mají dezinfekční a samočisticí schopnosti.
Je také používán v některých solárních článcích. Nanokrystalický oxid titaničitý je označován jako nadějný materiál pro výrobu elektrické energie.
Jeho fotokatalytické vlastnosti ho předurčují jako materiál schopný čistit vzduch od zápachu a škodlivin, jako jsou těkavé organické látky a oxidů dusíku. V Česku se využitím oxidu titaničitého zabývá mimo jiné například fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT.

Ve výtvarném umění je tak nazývána bílá barva typu tempery či oleje s číselný kódem 1096, která je směsí oxidu titaničitého a oxidu zinečnatého.

Je používán v lambda sondách v motorech automobilů.

V medicíně umožňuje srůst kostí s implantáty, jako jsou umělé klouby a zuby.

V České republice vyrábí titanovou bělobu Precheza a. s. Přerov. Jedná se o jednoho z největších producentů titanové běloby v Evropě, jediného v ČR, s produkcí okolo 35 tisíc tun ročně.

Podle IARC je však podezřelý jako karcinogen, avšak pouze při vdechování prachové formy (např. ve výrobních továrnách).