Прејди на содржината

Титан диоксид

Од Википедија — слободната енциклопедија
Титан диоксид
Titanium(IV) oxide
The unit cell of rutile
Назнаки
13463-67-7 Ок
ChEBI CHEBI:32234 Ок
ChEMBL ChEMBL1201136 Н
ChemSpider 24256 Ок
3Д-модел (Jmol) Слика
KEGG C13409 Н
PubChem 26042
RTECS-бр. XR2775000
UNII 15FIX9V2JP Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Бела цврста супстанца
Мирис Без мирис
Густина
  • 4.23 g/cm3 (рутил)
  • 3.78 g/cm3 (анатаза)
Точка на топење
Точка на вриење
Нерастворлив
Забранет појас 3.05 eV (рутил)[1]
+5.9·10−6 cm3/mol
Показател на прекршување (nD)
  • 2.488 (анатаза)
  • 2.583 (брукит)
  • 2.609 (рутил)
Термохемија
Ст. енталпија на
образување
ΔfHo298
−945 kJ·mol−1[2]
Стандардна моларна
ентропија
So298
50 J·mol−1·K−1[2]
Опасност
NFPA 704
1
0
0
Температура на запалување not flammable
NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)
TWA 15 mg/m3[3]
REL (препорачана)
Ca[3]
IDLH (непосредна опасност)
Ca [5000 mg/m3][3]
Безбедносен лист ICSC 0338
Слични супстанци
Други катјони Циркониум диоксид
Хафниум диоксид
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Титан диоксид (титан(IV) оксид) — неорганско соединение со хемиска формула TiO2. Кога се користи како пигмент, се нарекува титан бела, пигмент бела 6 (PW6) или CI 77891.[4] Тоа е бела цврста материја која е нерастворлива во вода, иако минералните форми може да изгледаат црни. Како пигмент, има широк спектар на апликации, вклучувајќи боја, крема за сончање и бои за храна. Кога се користи како боја за храна, има Е број E171. Светското производство во 2014 година надмина 9 милиони тони.[5][6][7] Се проценува дека титан диоксидот се користи во две третини од сите пигменти, а пигментите базирани на оксидот се проценети по цена од 13,2 милијарди долари.[8]

Структура

[уреди | уреди извор]

Во сите три негови главни диоксиди, титанот покажува октаедрална геометрија, поврзувајќи се со шест оксидни анјони. Оксидите пак се врзани за три Ti центри. Целокупната кристална структура на рутил е тетрагонална по симетрија додека анатазата и брукит се орторомбни. Кислородните подструктури се сите благи изобличувања на збиеното насложување: во рутил, оксидните анјони се распоредени во искривено шестаголно збиено насложување, додека тие се блиску до кубно затворање во анатаза и до „двојно шестаголно затворање“ за брукит. Структурата на рутил е широко распространета за други метални диоксиди и дифлуориди, на пр. RuO2 и ZnF2.

Растопениот титаниум диоксид има локална структура во која секој Ti е координиран со, во просек, околу 5 атоми на кислород.[9] Ова е различно од кристалните форми во кои Ti координира до 6 атоми на кислород.

A ball-and-stick chemical model of an anatase crystal
Структура на анатаза. Заедно со рутил и брукит, еден од трите главни полиморфи на TiO2.

Производство и појава

[уреди | уреди извор]

Синтетичкиот TiO2 главно се произведува од минералот илменит. Рутил и анатаза, природен TiO2, исто така се појавуваат нашироко, на пр. рутил како „тежок минерал“ во песокот на плажа. Леукоксенот, ситнозрнеста анатаза формирана со природна промена на илменитот, е уште една руда. Ѕвездените сафири и рубини го добиваат својот астеризам од ориентирани подмножества на игли од рутил.[10]

Минерологија и невообичаени полиморфи

[уреди | уреди извор]

Титан диоксидот се јавува во природата како минерали рутил и анатаза. Дополнително, две форми под висок притисок се познати минерали: моноклинична форма слична на баделејит позната како акаогит, а другата има мало моноклиничко нарушување на ортохомбичната α-PbO2 структура и е позната како ризит. И двете може да се најдат на кратерот Рис во Баварија.[11][12][13] Главно се добива од илменит, кој е најраспространетата руда што носи титан диоксид низ светот. Рутилот е следниот најзастапен и содржи околу 98 % титан диоксид во рудата. Метастабилните фази на анатаза и брукит неповратно се претвораат во фаза на рамнотежа рутил при загревање над температурите во опсегот 600–800 °C (1,110–1,470 °F).[14]

Титан диоксидот има дванаесет познати полиморфи - покрај рутил, анатаза, брукит, акаогиит и ризит, три метастабилни фази можат да се произведат синтетички (моноклиничен, тетрагонален и ортохомбичен рамсделит) и четири форми под висок притисок (слични на α-PbO2, котунит, орторомбични OI и кубични фази:

Форма Кристален систем Синтеза
Рутил
Анатаза Тетрагонален
Брукит Орторомбичен
TiO2(B)[15] Моноклиничен Хидролиза на K2Ti4O9 проследена со загревање
TiO2(H), форма слична на холнадит[16] Тетрагонален Оксидација на поврзаната калиум титанат бронза, K0.25TiO2
TiO2(R), форма слична на рамсделит[17] Орторомбичен Оксидација на поврзаната литиум титанат бронза Li0.5TiO2
TiO2(II)-(форма слична на α-PbO2)[18] Орторомбичен
Акаогит (форма слична на баделеит, 7 координиран Ti)[19] Моноклиничен
TiO2 -OI[20] Орторомбичен
Кубична форма[21] Кубичен P > 40 GPa, T > 1600 °C
TiO2 -OII, котунит(форма слична на PbCl2)[22] Орторомбичен P > 40 GPa, T > 700 °C

Се тврдеше дека фазата од типот на котун е најтврдиот познат оксид со Викерова цврстина од 38 GPa и масовен модул од 431 GPa (т.е. блиску до вредноста на дијамантот од 446 GPa) при атмосферски притисок.[22] Сепак, подоцнежните студии дојдоа до различни заклучоци со многу пониски вредности и за цврстината (7-20 GPa, што го прави помек од обичните оксиди како корунд Al2O3 и рутил TiO2)[23] и зафатнинскиот модул (~300 GPa).[24][25]

Титаниум диоксидот (Б) се наоѓа како минерал во магматските карпи и хидротермалните вени, како и во атмосферските рабови на перовскитот. TiO2, исто така, формира ламели во други минерали.[26]

Производство

[уреди | уреди извор]
Еволуција на глобалното производство на титаниум диоксид според процесот

Петте најголеми TiO2 пигментни процесори се во 2019 Chemours, Cristal Global, Venator, Kronos и Tronox.[27][28] Главните крајни корисници на компанијата за боја и премачкување за титан диоксид од пигментна класа се Akzo Nobel, PPG Industries, Sherwin Williams, BASF, Kansai Paints и Valspar.[29] Глобалната TiO2 побарувачка за пигменти за 2010 година беше 5,3 Mt со годишен раст се очекува да биде околу 3-4 %.[30]

Начинот на производство зависи од суровина. Покрај рудите, другите суровини вклучуваат надградена згура. И сулфатните и хлоридните процеси произведуваат пигмент на титан диоксид во рутил кристална форма, но сулфатниот процес може да се прилагоди за да се произведе формата на анатаза. Анатазата, бидејќи е помека, се користи во апликации за влакна и хартија. Сулфатниот процес се одвива како сериски процес; Хлоридниот процес се води како континуиран процес.[31]

Хлориден процес

[уреди | уреди извор]

Во процесот на хлорид, рудата се обработува со хлор и јаглерод за да се добие титаниум тетрахлорид, испарлива течност која дополнително се прочистува со дестилација. TiCl4 се третира со кислород за да се регенерира хлорот и да се произведе титаниум диоксид.

Сулфатен процес

[уреди | уреди извор]

Хемиски производствени погони кои користат сулфатен процес, бараат илменит концентрат (45-60 % TiO2) или претходно обработени суровини како соодветен извор на титаниум.[32] Во процесот на сулфат, илменитот се третира со сулфурна киселина за да се извлече железо(II) сулфат пентахидрат. Добиениот синтетички рутил дополнително се обработува според спецификациите на крајниот корисник, т.е. степенот на пигмент или на друг начин.[33] Во друг метод за производство на синтетички рутил од илменит, Бешеровиот процес прво го оксидира илменитот како средство за одвојување на железната компонента.

Специјализирани методи

[уреди | уреди извор]

За специјални апликации, TiO2 филмовите се подготвуваат од различни специјализирани хемикалии.[34] Патеките на сол-гел вклучуваат хидролиза на титан алкоксиди, како што е титан етоксид:

Ti(OEt)4 + 2 H2O → TiO2 + 4 EtOH

Оваа технологија е погодна за подготовка на филмови. Поврзан пристап кој исто така се потпира на молекуларни прекурсори вклучува хемиско таложење на пареа. Во оваа апликација, алкоксидот се испарува и потоа се распаѓа при контакт со топла површина:

Ti(OEt)4 → TiO2 + 2 Et2O

Употреба

[уреди | уреди извор]

Најважните области на примена се боите и лаковите, како и хартијата и пластиката, кои сочинуваат околу 80 % од светската потрошувачка на титан диоксид. Други пигментни апликации како што се мастилата за печатење, влакна, гума, козметички производи и храна сочинуваат уште 8 %. Остатокот се користи во други примени, на пример производство на технички чист титан, стакло и стаклена керамика, електрична керамика, метални патини, катализатори, електрични спроводници, хемиски меѓупроизводи или како супстрат за адсорпција на фосфонска киселина.[35][36]

Прво масовно произведен во 1916 година,[37] титан диоксидот е најкористениот бел пигмент поради неговата осветленост и многу високиот индекс на рефракција, во кој е надминат само со неколку други материјали (види список на индекси на рефракција). Големината на кристалот од титан диоксид е идеално околу 220 nm (мерено со електронски микроскоп) за да се оптимизира максималната рефлексија на видливата светлина. Сепак, абнормалниот раст на зрната често се забележува кај титан диоксидот, особено во неговата рутил фаза. Појавата на абнормален раст на зрната доведува до отстапување на мал број кристалити од средната големина на кристалите и го модифицира физичкото однесување на TiO2. Оптичките својства на готовиот пигмент се многу чувствителни на чистота. Само неколку делови на милион (ppm) од одредени метали (Cr, V, Cu, Fe, Nb) може да ја нарушат кристалната решетка толку многу што ефектот може да се открие при контрола на квалитетот.[38] Годишно во светот се користат приближно 4,6 милиони тони пигментарен TiO2, а овој број се очекува да се зголеми додека употребата продолжува да расте.[39]

TiO2 е исто така ефикасен заматувач во форма на прав, каде што се користи како пигмент за да обезбеди белина и непроѕирност на производи како што се бои, облоги, пластика, хартија, мастила, храна, додатоци, лекови (т.е. апчиња и таблети) и повеќето пасти за заби; во 2019 година беше присутен во две третини од пастите за заби на францускиот пазар. Во храната, најчесто се наоѓа во производи како сладоледи, чоколади, сите видови бонбони, креми, десерти, бел слез, гуми за џвакање, колачи, намази, преливи, колачи и многу други намирници.[40] Во бојата, често се нарекува несовесно како „брилијантно бело“, „совршено бело“, „најбело бело“ или други слични термини. Непроѕирноста се подобрува со оптимална големина на честичките од титаниум диоксид.

Тенки филмови

[уреди | уреди извор]

Кога се депонира како тенок слој, неговиот индекс на рефракција и боја го прават одличен рефлективен оптички слој за диелектрични огледала; исто така се користи за генерирање декоративни тенки фолии како што се наоѓаат во „мистичниот огнен топаз“.

Некои сорти на модифицирани пигменти базирани на титаниум како што се користат во светли бои, пластика, завршна обработка и козметика - тоа се пигменти произведени од човекот чии честички имаат два или повеќе слоеви на различни оксиди - често титаниум диоксид, железен оксид или алуминиум - за да имаат блескави или бисерни ефекти слични на смачкана мика или производи на база на гванин. Покрај овие ефекти, можна е ограничена промена на бојата во одредени формулации во зависност од тоа како и под кој агол е осветлен готовиот производ и дебелината на оксидниот слој во пигментната честичка; една или повеќе бои се појавуваат со рефлексија, додека другите тонови се појавуваат поради мешање на проѕирните слоеви на титан диоксид.[41] Во некои производи, слојот на титан диоксид се одгледува во врска со железен оксид со калцинирање на соли на титан (сулфати, хлорати) околу 800 °C.[42] Еден пример за бисерен пигмент е ириодин, базиран на мика обложена со титан диоксид или железо(III) оксид.[43]

Ирисцентниот ефект кај овие честички од титаниум оксид за разлика од непроѕирниот ефект е добиен со вообичаениот мелен пигмент од титан оксид добиен со ископување, во кој случај се зема предвид само одреден дијаметар на честичката и ефектот се должи само на расејување.

Крем за сончање и пигменти кои блокираат УВ

[уреди | уреди извор]

Во козметичките производи и производите за нега на кожа, титан диоксидот се користи како пигмент, крем за сончање и згуснувач. Како крема за сончање, се користи ултрафиниот TiO2, кој е забележлив по тоа што во комбинација со ултрафин цинк оксид, се смета дека е ефикасен крем за сончање кој ја намалува инциденцата на изгореници од сонце и го минимизира предвременото фотостареење, фотокарциногенезата и имуносупресија поврзани со долготрајна изложеност на вишок сонце.[44] Понекогаш овие UV блокатори се комбинираат со пигменти од железо оксид во кремата за сончање за да се зголеми заштитата од видливата светлина.[45]

Титан диоксид и цинк оксид генерално се сметаат за помалку штетни за коралните гребени од кремите за сончање кои вклучуваат хемикалии како што се оксибензон, октокрилен и октиноксат.[46]

Титан диоксид со нано големина се наоѓа во повеќето физички креми за сончање поради неговите силни способности за апсорпција на UV светлина и неговата отпорност на обезбојување под ултравиолетова светлина. Оваа предност ја подобрува нејзината стабилност и способност да ја заштити кожата од ултравиолетова светлина. Нано-размерните (големина на честички од 20–40 nm)[47] честички од титан диоксид првенствено се користат во лосион за сончање бидејќи тие ја распрснуваат видливата светлина многу помалку од пигментите на титан диоксид и можат да дадат заштита од UV[39] Кремите за сончање дизајнирани за доенчиња или луѓе со чувствителна кожа често се базираат на титан диоксид и/или цинк оксид, бидејќи се верува дека овие минерални UV блокатори предизвикуваат помала иритација на кожата од другите хемикалии кои апсорбираат UV. Нано-TiO2 го блокира и UV-A и UV-B зрачењето, кое се користи во креми за сончање и други козметички производи. Безбеден е за употреба и е подобар за животната средина отколку органските UV-апсорбери.[48]

Проценката на ризикот од различни наноматеријали од титан диоксид во кремите за сончање моментално се развива бидејќи TiO2 со нано големина се разликува од добро познатата микронизирана форма.[49] Формата на рутил генерално се користи во козметички производи и производи за сончање поради тоа што не поседува никаква забележана способност да ја оштети кожата во нормални услови[50] и имаат поголема апсорпција на UV.[51] Во 2016 година, Научниот комитет за безбедност на потрошувачите (SCCS) заклучи дека употребата на нано титаниум диоксид (95-100 % рутил, ≦5 % анатаза) како UV филтер може да се смета дека не претставува ризик од негативни ефекти кај луѓето после нанесување на здрава кожа,[52] освен во случај кога методот на примена би довел до значителен ризик од вдишување (т.е. формулации во прав или спреј). Ова безбедносно мислење се применува на нано TiO2 во концентрации до 25 %.[53]

Првичните студии покажаа дека нано-TiO2 честичките може да навлезат во кожата, предизвикувајќи загриженост за употребата на нано-TiO2. Овие студии подоцна беа побиени, кога беше откриено дека методологијата на тестирање не може да направи разлика помеѓу навлезените честички и честичките едноставно заробени во фоликулите на косата и дека заболениот или физички оштетен дермис може да биде вистинската причина за недоволна заштита на бариерите.[49]

Истражувањето на SCCS откри дека кога наночестичките имаат одредени фотостабилни облоги (на пр. Алумина, силициум диоксид, цетил фосфат, триетоксикаприлилсилан, манган диоксид) фотокаталитичката активност била ослабена и не била забележана забележителна пенетрација на кожата; кремот за сончање во ова истражување беше применет во количини од 10 mg/cm2 за периоди на изложеност од 24 часа.[53] Облогата на TiO2 со алуминиум, силициум диоксид, циркон или разни полимери може да ја минимизира деградацијата на авобензонот[54] и да ја подобри апсорпцијата на UV со додавање на дополнителен механизам за дифракција на светлината.[51]

TiO2 се користи интензивно во пластика и други апликации како бел пигмент или заматувач и поради неговите својства отпорни на УВ, каде што прашокот ја распрснува светлината - за разлика од органските UV апсорбери - и го намалува оштетувањето од UV, најмногу поради високиот индекс на рефракција на честичките.[55]

Други употреби на титан диоксид

[уреди | уреди извор]

Во керамичките глазури, титан диоксидот делува како заматувач и создава семенски кристали.

Се користи како пигмент за тетоважа и во стиптични моливи. Титаниум диоксидот се произведува во различни големини на честички кои се дисперзирани и во масло и во вода, во одредени степени за козметичката индустрија. Тоа е исто така честа состојка во пастата за заби.

Надворешноста на ракетата Сатурн V беше обоена со титаниум диоксид; ова подоцна им овозможи на астрономите да утврдат дека J002E3 веројатно е S-IVB фаза од Аполо 12, а не астероид.[56]

Истражување

[уреди | уреди извор]

Фотокатализатор

[уреди | уреди извор]

Титан диоксид со нано големина, особено во форма на анатаза, покажува фотокаталитичка активност под ултравиолетово (УВ) зрачење. Оваа фотоактивност наводно е најизразена на {001} рамнините на анатаза,[57][58] иако рамнините {101} се термодинамички постабилни и затоа се поистакнати во повеќето синтетизирани и природни анатази,[59] како што е очигледно со често забележаната тетрагонална бипирамидална навика за раст. Понатаму се смета дека интерфејсите помеѓу рутил и анатаза ја подобруваат фотокаталитичката активност преку олеснување на одвојувањето на носачот на полнеж и како резултат на тоа, често се смета дека двофазниот титан диоксид поседува подобрена функционалност како фотокатализатор.[60] Пријавено е дека титаниум диоксидот, кога се допира со азотни јони или со метален оксид како волфрам триоксид, покажува возбуда и под видлива светлина.[61] Силниот оксидативен потенцијал на позитивните дупки ја оксидираат водата за да создаде хидроксилни радикали. Исто така, може директно да оксидира кислород или органски материјали. Оттука, покрај неговата употреба како пигмент, титан диоксид може да се додаде во бои, цементи, прозорци, плочки или други производи за неговите стерилизирачки, дезодорирачки и анти-фаулирачки својства и се користи како катализатор за хидролиза. Исто така се користи во соларни ќелии осетливи со боја, кои се еден вид хемиски соларни ќелии (исто така познати како ќелија на Грацел).

Фотокаталитичките својства на нанодимензионираниот титан диоксид беа откриени од Акира Фуџишима во 1967 година[62] и објавена во 1972 година.[63] Процесот на површината на титаниум диоксидот беше наречен ефект на Хонда-Фуџишима (ja:本多-藤嶋効果).[62] Титан диоксидот, во форма на тенок филм и наночестички има потенцијал за употреба во производството на енергија: како фотокатализатор, може да ја разбие водата на водород и кислород. Со собраниот водород, тој може да се користи како гориво. Ефикасноста на овој процес може значително да се подобри со допинг на оксидот со јаглерод.[64] Дополнителна ефикасност и издржливост се добиени со воведување нарушување во структурата на решетката на површинскиот слој на нанокристали од титан диоксид, што овозможува апсорпција на инфрацрвени зраци.[65] Нано-големината на анатаза и рутил кои се активни со видлива светлина се развиени за фотокаталитички апликации.[66][67]

Во 1995 година Фуџишима и неговата група го открија феноменот на суперхидрофилност на стакло обложено со титан диоксид изложено на сончева светлина.[62] Ова резултираше со развој на самочистечко стакло и премази против замаглување.

Нанодимензионираниот TiO2 вграден во надворешни градежни материјали, како што се камења за поплочување во ноксер блокови[68] или бои, може да ги намали концентрациите на загадувачи во воздухот како што се испарливи органски соединенија и азотни оксиди.[69] Произведен е цемент што содржи TiO2.[70]

Користејќи TiO2 како фотокатализатор, направени се обиди да се минерализираат загадувачите (да се претворат во CO2 и H2O) во отпадните води.[71][72][73] Фотокаталитичкото уништување на органската материја, исто така, може да се искористи во облоги со антимикробни апликации.[74]

Формирање на хидроксил радикали

[уреди | уреди извор]

Иако анатазата TiO2 со нано големина не ја апсорбира видливата светлина, таа силно апсорбира ултравиолетово (UV) зрачење (hv), што доведува до формирање на хидроксилни радикали.[75] Ова се случува кога дупките за валентни врски предизвикани од фотографија (h+vb) се заробени на површината на TiO2 што доведува до формирање на заробени дупки (h+tr) кои не можат да оксидираат вода.[76]

TiO2 + hv → e + h+vb
h+vb → h+tr
O2 + e → O2•−
O2•− + O2•−+ 2H+ → H2O2 + O2
O2•− + h+vb → O2
O2•− + h+tr → O2
OH + h+vb → HO•
e + h+tr → рекомбинација
Забелешка: Бранова должина (λ)= 387 nm[76] Откриено е дека оваа реакција ги минерализира и разградува непожелните соединенија во животната средина, особено воздухот и отпадните води.[76]
Синтетички единечни кристали на TiO2. Со големина од 2–3 mm in size, исечени од поголемо парче

Наноцевки

[уреди | уреди извор]
Наноцевки од титан оксид, SEM слика
Наноцевки од титан диоксид (TiO2-Nt) добиени со електрохемиска синтеза. Сликата SEM покажува низа од вертикални само-подредени TiO2-Nt со затворени долни краеви на цевките.

Анатазата може да се претвори во нејаглеродни наноцевки и наножици.[77] Шупливите TiO2 нановлакна може да се подготват и со обложување на јаглеродни нановлакна со прво нанесување на титан бутоксид.[78]

SEM (горе) и TEM (долу) слики на хирални TiO2 нановлакна[78]

Здравје и безбедност

[уреди | уреди извор]

Од 2006 година, титаниум диоксидот се сметаше за „целосно нетоксичен“.[4] Широко распространетите минерали, па дури и скапоцените камења се составени од TiO2. Целиот природен титаниум, кој сочинува повеќе од 0,5% од земјината кора, постои како оксиди. Иако ниту еден доказ не укажува на акутна токсичност, се изразува повторлива загриженост за нанофазните форми на овие материјали. Студиите на работници со висока изложеност на честички TiO2 покажуваат дека дури и при висока изложеност нема негативно влијание врз здравјето на луѓето.[79]

Европската унија го укина овластувањето за употреба на титаниум диоксид (Е 171) во храната, од 7 февруари 2022 година, со шест месеци грејс период.[80]

Прашината од титаниум диоксид, кога се вдишува, е класифицирана од Меѓународната агенција за истражување на ракот (IARC) како канцероген од групата 2B на IARC, што значи дека е веројатно канцерогена за луѓето.[81][82] Американскиот Национален институт за безбедност и здравје при работа препорачува две посебни ограничувања на изложеност. NIOSH препорачува фините TiO2 честички да се постават на граница на изложеност од 2,4 mg/m3, додека ултрафиниот TiO2 да се постави на граница на изложеност од 0,3 mg/m3, како временски пондерирани просечни концентрации до 10 часа на ден за 40 часа работна недела.[83]

Вовед во еколошки отпад

[уреди | уреди извор]

Титан диоксидот (TiO2) најмногу се внесува во животната средина како наночестички преку постројките за третман на отпадни води.[84] Козметичките пигменти, вклучително и титаниум диоксид, влегуваат во отпадната вода кога производот се измива во мијалници по козметичката употреба. Откако во постројките за третман на отпадни води, пигментите се одвојуваат во отпадна тиња која потоа може да се ослободи во почвата кога ќе се инјектира во почвата или ќе се дистрибуира на нејзината површина. 99 % од овие наночестички се навиваат на копно наместо во водни средини поради нивното задржување во отпадна тиња.[84] Во животната средина, наночестичките од титан диоксид имаат мала до занемарлива растворливост и се покажаа дека се стабилни откако ќе се формираат агрегати на честички во околината на почвата и водата.[84] Во процесот на растворање, јоните растворливи во вода обично се дисоцираат од наночестичката во раствор кога термодинамички се нестабилни. Распуштањето на TiO2 се зголемува кога има повисоки нивоа на растворена органска материја и глина во почвата. Сепак, агрегацијата се промовира со pH вредност во изоелектричната точка на TiO2 (pH= 5,8) што го прави неутрален и концентрациите на јоните на растворот над 4,5 mM.[85][86]

Националните политики за употреба на адитиви за храна

[уреди | уреди извор]

Избелувачот TiO2 во храната беше забранет во Франција од 2020 година, поради неизвесноста околу тоа кои количини се безбедни за човечка исхрана.[87]

Во 2021 година, Европската управа за безбедност на храната (ЕФСА) донесе одлука дека како последица на новите сфаќања за наночестичките, титан диоксидот „повеќе не може да се смета за безбеден како додаток на храна“, а комесарот за здравство на ЕУ објави планови за забрана на неговата употреба низ ЕУ, со дискусии кои започнаа во јуни 2021 година. ЕФСА заклучи дека генотоксичноста - која може да доведе до канцерогени ефекти - не може да се исклучи и дека „не може да се утврди безбедно ниво за дневен внес на адитивот за храна“.[88] Во 2022 година, Агенцијата за стандарди за храна на Обединетото Кралство и стандардите за храна на Шкотска објавија дека не се согласуваат со пресудата на ЕФСА и затоа нема да ја следат ЕУ во забраната на титан диоксид како додаток на храна.[89] Health Canada на сличен начин ги разгледа достапните докази и одлучи да не ја менува својата позиција за титан диоксид како додаток на храна во овој момент.[90]

Култура и општество

[уреди | уреди извор]

Компаниите како Dunkin' Donuts испуштија титан диоксид од нивната стока во 2015 година по притисокот на јавноста.[91] Ендрју Мејнард, директор на Центарот за наука за ризик на Универзитетот во Мичиген, ја отфрли наводната опасност од употребата на титан диоксид во храната. Тој вели дека титан диоксидот што го користат Данкин Брендс и многу други производители на храна не е нов материјал, а не е ниту наноматеријал. Наночестичките обично се помали од 100 нанометри во дијаметар, но сепак повеќето од честичките во титаниум диоксидот од типот на храна се многу поголеми.[92] Сепак, анализите за дистрибуција на големината покажаа дека сериите TiO2 од типот на храна секогаш вклучуваат фракција со нано големина како неизбежен нуспроизвод на производните процеси.[93]

  1. Nowotny, Janusz (2011). Oxide Semiconductors for Solar Energy Conversion: Titanium Dioxide. CRC Press. стр. 156. ISBN 9781439848395.
  2. 2,0 2,1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. 3,0 3,1 3,2 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0617“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
  4. 4,0 4,1 Völz, Hans G.; и др. (2006), „Pigments, Inorganic“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2
  5. "Titanium" in 2014 Minerals Yearbook. USGS
  6. „Mineral Commodity Summaries, 2015“ (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2015.
  7. „Mineral Commodity Summaries, January 2016“ (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2016.
  8. Schonbrun, Zach. „The Quest for the Next Billion-Dollar Color“. Bloomberg.com. Посетено на 2018-04-24.
  9. Alderman, O. L. G., Skinner, L. B., Benmore, C. J., Tamalonis, A., Weber, J. K. R. (2014). „Structure of Molten Titanium Dioxide“. Physical Review B. 90 (9): 094204. Bibcode:2014PhRvB..90i4204A. doi:10.1103/PhysRevB.90.094204.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  10. Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press. стр. 451–53. ISBN 978-0-19-850341-5.
  11. El, Goresy; Chen, M; Dubrovinsky, L; Gillet, P; Graup, G (2001). „An ultradense polymorph of rutile with seven-coordinated titanium from the Ries crater“. Science. 293 (5534): 1467–70. Bibcode:2001Sci...293.1467E. doi:10.1126/science.1062342. PMID 11520981. S2CID 24349901.
  12. El Goresy, Ahmed; Chen, Ming; Gillet, Philippe; Dubrovinsky, Leonid; Graup, GüNther; Ahuja, Rajeev (2001). „A natural shock-induced dense polymorph of rutile with α-PbO2 structure in the suevite from the Ries crater in Germany“. Earth and Planetary Science Letters. 192 (4): 485. Bibcode:2001E&PSL.192..485E. doi:10.1016/S0012-821X(01)00480-0.
  13. Akaogiite. mindat.org
  14. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. стр. 1117–19. ISBN 978-0-08-022057-4.
  15. Marchand R.; Brohan L.; Tournoux M. (1980). „A new form of titanium dioxide and the potassium octatitanate K2Ti8O17“. Materials Research Bulletin. 15 (8): 1129–1133. doi:10.1016/0025-5408(80)90076-8.
  16. Latroche, M; Brohan, L; Marchand, R; Tournoux (1989). „New hollandite oxides: TiO2(H) and K0.06TiO2“. Journal of Solid State Chemistry. 81 (1): 78–82. Bibcode:1989JSSCh..81...78L. doi:10.1016/0022-4596(89)90204-1.
  17. Akimoto, J.; Gotoh, Y.; Oosawa, Y.; Nonose, N.; Kumagai, T.; Aoki, K.; Takei, H. (1994). „Topotactic Oxidation of Ramsdellite-Type Li0.5TiO2, a New Polymorph of Titanium Dioxide: TiO2(R)“. Journal of Solid State Chemistry. 113 (1): 27–36. Bibcode:1994JSSCh.113...27A. doi:10.1006/jssc.1994.1337.
  18. Simons, P. Y.; Dachille, F. (1967). „The structure of TiO2II, a high-pressure phase of TiO2“. Acta Crystallographica. 23 (2): 334–336. doi:10.1107/S0365110X67002713.
  19. Sato H; Endo S; Sugiyama M; Kikegawa T; Shimomura O; Kusaba K (1991). „Baddeleyite-Type High-Pressure Phase of TiO2“. Science. 251 (4995): 786–788. Bibcode:1991Sci...251..786S. doi:10.1126/science.251.4995.786. PMID 17775458. S2CID 28241170.
  20. Dubrovinskaia N. A.; Dubrovinsky L. S.; Ahuja R.; Prokopenko V. B.; Dmitriev V.; Weber H.-P.; Osorio-Guillen J. M.; Johansson B. (2001). „Experimental and Theoretical Identification of a New High-Pressure TiO2 Polymorph“. Phys. Rev. Lett. 87 (27 Pt 1): 275501. Bibcode:2001PhRvL..87A5501D. doi:10.1103/PhysRevLett.87.275501. PMID 11800890.
  21. Mattesini M.; de Almeida J. S.; Dubrovinsky L.; Dubrovinskaia L.; Johansson B.; Ahuja R. (2004). „High-pressure and high-temperature synthesis of the cubic TiO2 polymorph“. Phys. Rev. B. 70 (21): 212101. Bibcode:2004PhRvB..70u2101M. doi:10.1103/PhysRevB.70.212101.
  22. 22,0 22,1 Dubrovinsky, LS; Dubrovinskaia, NA; Swamy, V; Muscat, J; Harrison, NM; Ahuja, R; Holm, B; Johansson, B (2001). „Materials science: The hardest known oxide“. Nature. 410 (6829): 653–654. Bibcode:2001Natur.410..653D. doi:10.1038/35070650. hdl:10044/1/11018. PMID 11287944. S2CID 4365291.
  23. Oganov A.R.; Lyakhov A.O. (2010). „Towards the theory of hardness of materials“. Journal of Superhard Materials. 32 (3): 143–147. arXiv:1009.5477. Bibcode:2010arXiv1009.5477O. doi:10.3103/S1063457610030019. S2CID 119280867.
  24. Al-Khatatbeh, Y.; Lee, K. K. M.; Kiefer, B. (2009). „High-pressure behavior of TiO2 as determined by experiment and theory“. Phys. Rev. B. 79 (13): 134114. Bibcode:2009PhRvB..79m4114A. doi:10.1103/PhysRevB.79.134114. Занемарен непознатиот параметар |name-list-style= (help)
  25. Nishio-Hamane D.; Shimizu A.; Nakahira R.; Niwa K.; Sano-Furukawa A.; Okada T.; Yagi T.; Kikegawa T. (2010). „The stability and equation of state for the cotunnite phase of TiO2 up to 70 GPa“. Phys. Chem. Minerals. 37 (3): 129–136. Bibcode:2010PCM....37..129N. doi:10.1007/s00269-009-0316-0. S2CID 95463163.
  26. Banfield, J. F., Veblen, D. R., and Smith, D. J. (1991). „The identification of naturally occurring TiO2 (B) by structure determination using high-resolution electron microscopy, image simulation, and distance–least–squares refinement“ (PDF). American Mineralogist. 76: 343.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  27. „Top 5 Vendors in the Global Titanium Dioxide Market From 2017-2021: Technavio“. 2017-04-20.
  28. Hayes, Tony (2011). „Titanium Dioxide: A Shining Future Ahead“ (PDF). Euro Pacific Canada. стр. 5. Посетено на 16 August 2012.[мртва врска]
  29. Hayes (2011), p. 3
  30. Hayes (2011), p. 4
  31. „Titanium dioxide“.
  32. Vartiainen, Jaana (7 October 1998). „Process for preparing titanium dioxide“ (PDF).
  33. Winkler, Jochen (2003). Titanium Dioxide. Hannover: Vincentz Network. стр. 30–31. ISBN 978-3-87870-148-4.
  34. By Chen, Xiaobo; Mao, Samuel S. (2007). „Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications“. Chemical Reviews. 107 (7): 2891–2959. doi:10.1021/cr0500535. PMID 17590053.CS1-одржување: користи параметар authors (link)
  35. „Market Study: Titanium Dioxide“. Ceresana. Посетено на 21 May 2013.
  36. Nilsing, Mattias; Lunell, Sten; Persson, Petter; Ojamäe, Lars (2005). „Phosphonic acid adsorption at the TiO2 anatase (1 0 1) surface investigated by periodic hybrid HF-DFT computations“. Surface Science. Elsevier. 582 (1–3): 49–60. Bibcode:2005SurSc.582...49N. doi:10.1016/j.susc.2005.02.044. Посетено на 28 June 2022.
  37. St. Clair, Kassia (2016). The Secret Lives of Colour. London: John Murray. стр. 40. ISBN 9781473630819. OCLC 936144129.
  38. Anderson, Bruce (1999). Kemira pigments quality titanium dioxide. Savannah, Georgia. стр. 39.
  39. 39,0 39,1 Winkler, Jochen (2003). Titanium Dioxide. Hannover, Germany: Vincentz Network. стр. 5. ISBN 978-3-87870-148-4.
  40. „Titanium Dioxide (E171) – Overview, Uses, Side Effects & More“. HealthKnight. 10 April 2022. Посетено на 2022-06-09.
  41. Koleske, J. V. (1995). Paint and Coating Testing Manual. ASTM International. стр. 232. ISBN 978-0-8031-2060-0.
  42. Koleske, J. V. (1995). Paint and Coating Testing Manual. ASTM International. стр. 229. ISBN 978-0-8031-2060-0.
  43. „Pearlescence with Iriodin“, pearl-effect.com, Архивирано од изворникот на 17 January 2012
  44. Gabros, Sarah; Nessel, Trevor A.; Zito, Patrick M. (2021), „Sunscreens And Photoprotection“, StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 30725849, Посетено на 2021-03-06
  45. Dumbuya, Hawasatu; Grimes, Pearl E.; Lynch, Stephen; Ji, Kaili; Brahmachary, Manisha; Zheng, Qian; Bouez, Charbel; Wangari-Talbot, Janet (2020-07-01). „Impact of Iron-Oxide Containing Formulations Against Visible Light-Induced Skin Pigmentation in Skin of Color Individuals“. Journal of Drugs in Dermatology. 19 (7): 712–717. doi:10.36849/JDD.2020.5032. ISSN 1545-9616. PMID 32726103.
  46. „US Virgin Islands bans sunscreens harming coral reefs“. www.downtoearth.org.in (англиски). Посетено на 2021-03-06.
  47. Dan, Yongbo et al. Measurement of Titanium Dioxide Nanoparticles in Sunscreen using Single Particle ICP-MS Архивирано на 6 декември 2021 г.. perkinelmer.com
  48. „Health_scientific_committees“ (PDF).
  49. 49,0 49,1 Jacobs, J. F.; Van De Poel, I.; Osseweijer, P. (2010). „Sunscreens with Titanium Dioxide (TiO2) Nano-Particles: A Societal Experiment“. Nanoethics. 4 (2): 103–113. doi:10.1007/s11569-010-0090-y. PMC 2933802. PMID 20835397.
  50. cosmeticsdesign-europe.com. „Scientists encourage 'safer' rutile form of TiO2 in cosmetics“. cosmeticsdesign-europe.com (англиски). Посетено на 2021-03-06.
  51. 51,0 51,1 Jaroenworaluck, A.; Sunsaneeyametha, W.; Kosachan, N.; Stevens, R. (29 March 2006). „Characteristics of silica‐coated TiO2 and its UV absorption for sunscreen cosmetic applications“. Wiley Analytical Science. 38 (4): 473–477. doi:10.1002/sia.2313. S2CID 97137064 – преку Wiley Online Library.
  52. Dréno, Alexis, Chuberre, & Marinovich (2019). „Safety of Titanium Dioxide Nanoparticles in Cosmetics“. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 33 Suppl 7: 34–46. doi:10.1111/jdv.15943. PMID 31588611. S2CID 203849903.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  53. 53,0 53,1 „OPINION ON additional coatings for Titanium Dioxide (nano form) as UV-filter in dermally applied cosmetic products“ (PDF). Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS). European Commission. 7 November 2016 – преку ec.europa.eu.
  54. Wang, Can; Zuo, Shixiang; Liu, Wenjie; Yao, Chao; Li, Xiazhang; Li, Zhongyu (2016). „Preparation of rutile TiO2@avobenzone composites for the further enhancement of sunscreen performance“. RSC Advances. 6 (113): 111865. Bibcode:2016RSCAd...6k1865W. doi:10.1039/C6RA23282E – преку Royal society of chemistry.
  55. Polymers, Light and the Science of TiO2 Архивирано на 29 март 2017 г., DuPont, pp. 1–2
  56. Jorgensen, K.; Rivkin, A.; Binzel, R.; Whitely, R.; Hergenrother, C.; Chodas, P.; Chesley, S.; Vilas, F. (May 2003). „Observations of J002E3: Possible Discovery of an Apollo Rocket Body“. Bulletin of the American Astronomical Society. 35: 981. Bibcode:2003DPS....35.3602J.
  57. Liang Chu (2015). „Anatase TiO2 Nanoparticles with Exposed {001} Facets for Efficient Dye-Sensitized Solar Cells“. Scientific Reports. 5: 12143. Bibcode:2015NatSR...512143C. doi:10.1038/srep12143. PMC 4507182. PMID 26190140.
  58. Li Jianming and Dongsheng Xu (2010). „tetragonal faceted-nanorods of anatase TiO2 single crystals with a large percentage of active {100} facets“. Chemical Communications. 46 (13): 2301–3. doi:10.1039/b923755k. PMID 20234939.
  59. M Hussein N Assadi (2016). „The effects of copper doping on photocatalytic activity at (101) planes of anatase TiO 2: A theoretical study“. Applied Surface Science. 387: 682–689. arXiv:1811.09157. Bibcode:2016ApSS..387..682A. doi:10.1016/j.apsusc.2016.06.178. S2CID 99834042.
  60. Hanaor, Dorian A. H.; Sorrell, Charles C. (2014). „Sand Supported Mixed-Phase TiO2 Photocatalysts for Water Decontamination Applications“. Advanced Engineering Materials. 16 (2): 248–254. arXiv:1404.2652. Bibcode:2014arXiv1404.2652H. doi:10.1002/adem.201300259. S2CID 118571942.
  61. Kurtoglu M. E.; Longenbach T.; Gogotsi Y. (2011). „Preventing Sodium Poisoning of Photocatalytic TiO2 Films on Glass by Metal Doping“. International Journal of Applied Glass Science. 2 (2): 108–116. doi:10.1111/j.2041-1294.2011.00040.x.
  62. 62,0 62,1 62,2 "Discovery and applications of photocatalysis – Creating a comfortable future by making use of light energy". Japan Nanonet Bulletin Issue 44, 12 May 2005.
  63. Fujishima, Akira; Honda, Kenichi (1972). „Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode“. Nature. 238 (5358): 37–8. Bibcode:1972Natur.238...37F. doi:10.1038/238037a0. PMID 12635268. S2CID 4251015.
  64. „Carbon-doped titanium dioxide is an effective photocatalyst“. Advanced Ceramics Report. 1 December 2003. Архивирано од изворникот на 4 February 2007. This carbon-doped titanium dioxide is highly efficient; under artificial visible light, it breaks down chlorophenol five times more efficiently than the nitrogen-doped version.
  65. Cheap, Clean Ways to Produce Hydrogen for Use in Fuel Cells? A Dash of Disorder Yields a Very Efficient Photocatalyst. Sciencedaily (28 January 2011)
  66. Karvinen, Saila (2003). „Preparation and Characterization of Mesoporous Visible-Light-Active Anatase“. Solid State Sciences. 5 2003 (8): 1159–1166. Bibcode:2003SSSci...5.1159K. doi:10.1016/S1293-2558(03)00147-X.
  67. Bian, Liang. „Band gap calculation and photo catalytic activity of rare earths doped rutile TiO2“. Journal of Rare Earths. 27 2009: 461–468.
  68. Advanced Concrete Pavement materials Архивирано на 20 јуни 2013 г., National Concrete Pavement Technology Center, Iowa State University, p. 435.
  69. Hogan, Jenny (4 February 2004) "Smog-busting paint soaks up noxious gases". New Scientist.
  70. TIME's Best Inventions of 2008. (31 October 2008).
  71. Winkler, Jochen (2003). Titanium Dioxide. Hannover: Vincentz Network. стр. 115–116. ISBN 978-3-87870-148-4.
  72. Konstantinou, Ioannis K; Albanis, Triantafyllos A (2004). „TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: Kinetic and mechanistic investigations“. Applied Catalysis B: Environmental. 49: 1–14. doi:10.1016/j.apcatb.2003.11.010.
  73. Hanaor, Dorian A. H.; Sorrell, Charles C. (2014). „Sand Supported Mixed-Phase TiO2 Photocatalysts for Water Decontamination Applications“. Advanced Engineering Materials. 16 (2): 248–254. arXiv:1404.2652. doi:10.1002/adem.201300259. S2CID 118571942.
  74. Ramsden, Jeremy J. (2015). „Photocatalytic antimicrobial coatings“. Nanotechnology Perceptions. 11 (3): 146–168. doi:10.4024/N12RA15A.ntp.15.03.
  75. Jones, Tony; Egerton, Terry A. (2000). „Titanium Compounds, Inorganic“. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (англиски). John Wiley & Sons, Inc. doi:10.1002/0471238961.0914151805070518.a01.pub3. ISBN 9780471238966.
  76. 76,0 76,1 76,2 Hirakawa, Tsutomu; Nosaka, Yoshio (23 January 2002). „Properties of O2•-and OH• formed in TiO2 aqueous suspensions by photocatalytic reaction and the influence of H2O2 and some ions“. Langmuir. 18 (8): 3247–3254. doi:10.1021/la015685a.
  77. Mogilevsky, Gregory; Chen, Qiang; Kleinhammes, Alfred; Wu, Yue (2008). „The structure of multilayered titania nanotubes based on delaminated anatase“. Chemical Physics Letters. 460 (4–6): 517–520. Bibcode:2008CPL...460..517M. doi:10.1016/j.cplett.2008.06.063.
  78. 78,0 78,1 Wang, Cui (2015). „Hard-templating of chiral TiO2 nanofibres with electron transition-based optical activity“. Science and Technology of Advanced Materials. 16 (5): 054206. Bibcode:2015STAdM..16e4206W. doi:10.1088/1468-6996/16/5/054206. PMC 5070021. PMID 27877835.
  79. Warheit DB, Donner EM (November 2015). „Risk assessment strategies for nanoscale and fine-sized titanium dioxide particles: Recognizing hazard and exposure issues“. Food Chem Toxicol (Review). 85: 138–47. doi:10.1016/j.fct.2015.07.001. PMID 26362081.
  80. 'amending Annexes II and III to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council as regards the food additive titanium dioxide (E 171)'. COMMISSION REGULATION (EU) 2022/63, 14 January 2022
  81. „Titanium dioxide“ (PDF). 93. International Agency for Research on Cancer. 2006. Наводот journal бара |journal= (help)
  82. „Titanium Dioxide Classified as Possibly Carcinogenic to Humans“. Canadian Centre for Occupational Health & Safety. August 2006.
  83. National Institute for Occupational Safety and Health. „Current Intelligence Bulletin 63: Occupational Exposure to Titanium Dioxide (NIOSH Publication No. 2011-160)“ (PDF). National Institute for Occupational Safety and Health.
  84. 84,0 84,1 84,2 Tourinho, Paula S.; van Gestel, Cornelis A. M.; Lofts, Stephen; Svendsen, Claus; Soares, Amadeu M. V. M.; Loureiro, Susana (2012-08-01). „Metal-based nanoparticles in soil: Fate, behavior, and effects on soil invertebrates“. Environmental Toxicology and Chemistry (англиски). 31 (8): 1679–1692. doi:10.1002/etc.1880. ISSN 1552-8618. PMID 22573562. S2CID 45296995.
  85. Swiler, Daniel R. (2005). „Pigments, Inorganic“. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (англиски). John Wiley & Sons, Inc. doi:10.1002/0471238961.0914151814152215.a01.pub2. ISBN 9780471238966.
  86. Preočanin, Tajana; Kallay, Nikola (2006). „Point of Zero Charge and Surface Charge Density of TiO2 in Aqueous Electrolyte Solution as Obtained by Potentiometric Mass Titration“. Croatica Chemica Acta. 79 (1): 95–106. ISSN 0011-1643.
  87. France to ban titanium dioxide whitener in food from 2020. Reuters, 2019-04-17
  88. Boffey, Daniel (6 May 2021). „E171: EU watchdog says food colouring widely used in UK is unsafe“. the Guardian (англиски).
  89. 'UK disagrees with EU position on titanium dioxide'. Food Safety News, 2022-03-09
  90. 'Titanium dioxide (TiO2) as a food additive: Current science report'. Health Canada, 2022-06-20
  91. „Dunkin' Donuts to remove titanium dioxide from donuts“. CNN Money. March 2015.
  92. Dunkin' Donuts ditches titanium dioxide – but is it actually harmful? The Conversation. 12 March 2015
  93. [1] Critical review of the safety assessment of titanium dioxide additives in food. 1 June 2018

Надворешни врски

[уреди | уреди извор]