มุมมอง: 0 ผู้แต่ง: ไซต์บรรณาธิการเผยแพร่เวลา: 2025-01-03 Origin: เว็บไซต์
ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TIO₂) เป็นวัสดุที่มีการศึกษาอย่างกว้างขวางและใช้งานที่มีการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่เม็ดสีในสีและการเคลือบไปจนถึงโฟโตคาตาลิสต์สำหรับการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมและแม้แต่ในด้านเครื่องสำอาง หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อคุณสมบัติและฟังก์ชั่นของมันอย่างมีนัยสำคัญคือโครงสร้างผลึก การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์มีผลต่อการทำงานของมันมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานอุตสาหกรรมต่างๆ
ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นผงสีขาวไม่มีกลิ่นและรสจืดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่ธาตุหลายชนิดเช่นรัทิล, แอนาเทสและบรูคไลท์ มันมีดัชนีการหักเหของแสงสูงซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับใช้เป็นเม็ดสีให้ความทึบและความสว่างให้กับผลิตภัณฑ์เช่นสีพลาสติกและเอกสาร ทางเคมีTio₂ประกอบด้วยอะตอมไทเทเนียมและออกซิเจนในอัตราส่วนเฉพาะ ความเสถียรทางเคมีและความเป็นพิษที่ค่อนข้างต่ำก็มีส่วนทำให้เกิดการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ
ในธรรมชาติรูปแบบผลึกที่แตกต่างกันของไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถพบได้ในการตั้งค่าทางธรณีวิทยาต่างๆ ตัวอย่างเช่น rutile มักจะเกี่ยวข้องกับหินอัคนีและหินแปรในขณะที่ anatase สามารถมีอยู่ในตะกอนฝาก การเกิดขึ้นของรูปแบบที่แตกต่างกันเหล่านี้ในธรรมชาติระบุว่าคุณสมบัติของพวกเขาอาจแตกต่างกันไปซึ่งนำไปสู่ฟังก์ชั่นและแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน
ไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถมีอยู่ในโครงสร้างผลึกหลักสามโครงสร้าง ได้แก่ Rutile, Anatase และ Brookite แต่ละโครงสร้างเหล่านี้มีการจัดเรียงไทเทเนียมและอะตอมออกซิเจนที่แตกต่างกันภายในตาข่ายคริสตัล
** โครงสร้าง rutile **: โครงสร้าง rutile เป็น tetragonal ในสมมาตร ในโครงสร้างนี้แต่ละอะตอมไทเทเนียมล้อมรอบด้วยอะตอมออกซิเจนหกอะตอมในการประสานงานแปดด้าน เซลล์หน่วยของ rutile มีสองอะตอมไทเทเนียมและอะตอมออกซิเจนสี่อะตอม พันธบัตรไทเทเนียม-ออกซิเจนใน rutile ค่อนข้างแข็งแกร่งซึ่งก่อให้เกิดความหนาแน่นสูงและคุณสมบัติเชิงกลบางอย่าง ตัวอย่างเช่น Rutile มีความหนาแน่นสูงกว่าเมื่อเทียบกับ Anatase โดยมีความหนาแน่นทั่วไปประมาณ 4.25 g/cm³ในขณะที่ Anatase มีความหนาแน่นประมาณ 3.89 g/cm³ ความแตกต่างของความหนาแน่นนี้อาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของวัสดุในการใช้งานที่น้ำหนักหรือความหนาแน่นของการบรรจุเป็นข้อกังวล
** โครงสร้าง Anatase **: Anatase ยังมีสมมาตร tetragonal แต่มีการจัดเรียงเซลล์หน่วยที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับ rutile ใน Anatase แต่ละอะตอมไทเทเนียมจะประสานงานกับอะตอมออกซิเจนหกอะตอมเช่นกัน แต่รูปทรงเรขาคณิตโดยรวมของตาข่ายคริสตัลนั้นแตกต่างกัน เซลล์หน่วยของ Anatase มีอะตอมไทเทเนียมสี่อะตอมและอะตอมออกซิเจนแปดอะตอม Anatase มีโครงสร้างผลึกแบบเปิดมากขึ้นเมื่อเทียบกับ rutile ซึ่งสามารถนำไปสู่คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น Anatase เป็นที่รู้กันว่ามีกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกที่สูงขึ้นในบางเงื่อนไขเมื่อเทียบกับ rutile นี่เป็นเพราะส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่เปิดกว้างมากขึ้นช่วยให้สามารถเข้าถึงสารตั้งต้นไปยังไซต์ที่ใช้งานได้ดีขึ้นบนพื้นผิวของคริสตัล
** โครงสร้าง Brookite **: Brookite เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดของโครงสร้างผลึกหลักสามโครงสร้างของไทเทเนียมไดออกไซด์ มันมีสมมาตร orthorhombic เซลล์หน่วยของ Brookite มีอะตอมไทเทเนียมแปดอะตอมและอะตอมออกซิเจนสิบหกอะตอม โครงสร้าง Brookite มีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับ Rutile และ Anatase และคุณสมบัติและแอพพลิเคชั่นของมันได้รับการศึกษาน้อยกว่าอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตามการวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่า Brookite ยังมีลักษณะเฉพาะบางอย่างที่อาจถูกเอาเปรียบสำหรับการใช้งานเฉพาะเช่นในกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าบางอย่าง
โครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการทำงานในการใช้งานต่างๆ
** ความหนาแน่น **: ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้โครงสร้างผลึกที่แตกต่างกันมีความหนาแน่นแตกต่างกัน Rutile มีความหนาแน่นสูงกว่า Anatase ซึ่งอาจมีความสำคัญในการใช้งานที่น้ำหนักของวัสดุมีความสำคัญ ตัวอย่างเช่นในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศหากมีการใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นวัสดุเคลือบความแตกต่างความหนาแน่นระหว่าง rutile และ anatase อาจส่งผลกระทบต่อน้ำหนักโดยรวมของส่วนประกอบเคลือบและประสิทธิภาพในระหว่างการบิน ในการศึกษาเปรียบเทียบการใช้การเคลือบ rutile และ anatase บนโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับการใช้งานการบินและอวกาศพบว่าตัวอย่างที่เคลือบด้วย rutile มีน้ำหนักที่สูงขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากความหนาแน่นสูงขึ้น
** ดัชนีการหักเหของแสง **: ดัชนีการหักเหของไทเทเนียมไดออกไซด์ยังได้รับอิทธิพลจากโครงสร้างผลึก ทั้ง Rutile และ Anatase มีดัชนีหักเหสูงทำให้ยอดเยี่ยมสำหรับใช้เป็นเม็ดสีเพื่อให้ความทึบและความสว่าง อย่างไรก็ตามดัชนีการหักเหของแสงของ rutile มักจะสูงกว่าของ Anatase ตัวอย่างเช่นดัชนีการหักเหของแสงของ rutile สามารถอยู่ในช่วงประมาณ 2.6 ถึง 2.9 ในขณะที่ของแอนาเทสมักจะอยู่ที่ 2.5 ถึง 2.7 ความแตกต่างในดัชนีการหักเหของแสงนี้สามารถส่งผลกระทบต่อสีและลักษณะที่ปรากฏของผลิตภัณฑ์เมื่อใช้เป็นเม็ดสี ในอุตสาหกรรมสีผู้ผลิตมักเลือกระหว่าง Rutile และ Anatase Tio₂ตามคุณสมบัติทางแสงที่ต้องการของผลิตภัณฑ์สีขั้นสุดท้าย หากต้องการระดับความทึบแสงที่สูงขึ้นและสีขาวที่สดใสกว่านั้นอาจเป็นที่ต้องการของ Rutile tio₂เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงที่สูงขึ้น
** ความแข็ง **: ความแข็งของไทเทเนียมไดออกไซด์เกี่ยวข้องกับโครงสร้างผลึกเช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว Rutile ถือว่ายากกว่า Anatase ความแข็งของ rutile สามารถนำมาประกอบกับโครงสร้างตาข่ายคริสตัลที่มีขนาดกะทัดรัดและแข็งแรงขึ้น ในการใช้งานที่มีความต้านทานต่อการขัดถูเป็นสิ่งสำคัญเช่นในการเคลือบพื้นหรือวัสดุขัดผิวหนัง rutile tio₂อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า ตัวอย่างเช่นในการทดสอบความต้านทานต่อการขัดถูของการเคลือบพื้น TIO ที่แตกต่างกันการเคลือบที่มี rutile tio₂แสดงความต้านทานต่อการสึกหรอและรอยขีดข่วนได้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับที่มี Anatase tio₂
โครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ยังมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางเคมีและการเกิดปฏิกิริยา
** กิจกรรม Photocatalytic **: หนึ่งในคุณสมบัติทางเคมีที่ได้รับการศึกษามากที่สุดของไทเทเนียมไดออกไซด์คือกิจกรรมโฟโตคะตาไลติก ในการถ่ายโฟโตแคตไลซิสTio₂ดูดซับแสงของแสงที่มีพลังงานเพียงพอที่จะส่งเสริมอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปจนถึงแถบการนำไฟฟ้าสร้างคู่อิเล็กตรอนรู คู่อิเล็กตรอนรูเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่ดูดซับบนพื้นผิวของTio₂ซึ่งนำไปสู่ปฏิกิริยาทางเคมีต่าง ๆ เช่นการสลายตัวของมลพิษอินทรีย์ในน้ำหรืออากาศ กิจกรรมโฟโตคะตาไลติกของไทเทเนียมไดออกไซด์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก โดยทั่วไปแล้ว Anatase จะถือว่ามีกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกสูงกว่า rutile ในภูมิภาคอัลตราไวโอเลต (UV) นี่เป็นเพราะ Anatase มีช่องว่างวงดนตรีที่ใหญ่กว่า Rutile ซึ่งหมายความว่าสามารถดูดซับโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่าในช่วง UV ตัวอย่างเช่นในการศึกษาการย่อยสลายโฟโตคะตาไลติกของเมทิลีนบลูสีย้อมอินทรีย์แอนาเทสtio₂สามารถลดสีย้อมได้เร็วกว่า rutile tio₂ภายใต้การฉายรังสี UV อย่างไรก็ตามในช่วงแสงที่มองเห็นสถานการณ์อาจแตกต่างกัน เทคนิคการดัดแปลงและยาสลบบางอย่างได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเพิ่มกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกของ rutile tio₂ในช่วงแสงที่มองเห็นได้ แต่ในขั้นต้น Anatase มีขอบในโดเมนโฟโตแคตไลซิส UV
** การเกิดปฏิกิริยากับสารเคมีอื่น ๆ **: ปฏิกิริยาของไทเทเนียมไดออกไซด์กับสารเคมีอื่น ๆ ก็แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก ตัวอย่างเช่น rutile tio₂มีความทนทานต่อการโจมตีทางเคมีโดยกรดเมื่อเทียบกับ anatase tio₂ ในการทดลองในห้องปฏิบัติการซึ่งตัวอย่างของ rutile และ anatase tio₂ได้สัมผัสกับกรดไฮโดรคลอริกพบว่าตัวอย่าง rutile แสดงให้เห็นว่าการสลายตัวและการย่อยสลายทางเคมีน้อยกว่าเมื่อเทียบกับตัวอย่าง Anatase ความแตกต่างในการเกิดปฏิกิริยานี้มีความสำคัญในการใช้งานที่ไทเทเนียมไดออกไซด์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเช่นในกระบวนการบำบัดของเสียอุตสาหกรรมหรือในเครื่องปฏิกรณ์เคมีบางประเภท
โครงสร้างผลึกที่แตกต่างกันของไทเทเนียมไดออกไซด์จะถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันต่าง ๆ ตามคุณสมบัติเฉพาะของพวกเขา
** สีและการเคลือบ **: ในอุตสาหกรรมสีและการเคลือบผิวทั้ง rutile และ anatase tio₂ใช้เป็นเม็ดสี Rutile tio₂มักจะเป็นที่ต้องการสำหรับดัชนีการหักเหของแสงที่สูงขึ้นซึ่งให้ความทึบที่ดีขึ้นและสีขาวที่สดใสยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามสามารถใช้ Anatase Tio₂โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนเป็นปัจจัยหรือเมื่อความทึบแสงต่ำกว่าเล็กน้อยเป็นที่ยอมรับ นอกจากนี้ยังสามารถใช้คุณสมบัติโฟโตคะตาไลติกของ Anatase tio₂ในการเคลือบด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่นการเคลือบผนังด้านนอกบางส่วนมี anatase tio₂ที่สามารถลดระดับสิ่งสกปรกอินทรีย์และมลพิษบนพื้นผิวของผนังภายใต้แสงแดดทำให้ผนังมองสะอาดโดยไม่จำเป็นต้องล้างบ่อย
** photocatalysis **: ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Anatase Tio₂ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานโฟโตแคตไลซิส มันถูกใช้ในโรงบำบัดน้ำเพื่อลดมลพิษอินทรีย์ในน้ำในเครื่องฟอกอากาศเพื่อกำจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหย (VOCs) ออกจากอากาศและในโครงการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมต่างๆ ความสามารถของ anatase tio₂ในการสร้างคู่อิเล็กตรอนหลุมภายใต้การฉายรังสี UV ทำให้เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังสำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้ อย่างไรก็ตามการวิจัยยังดำเนินต่อไปเพื่อปรับปรุงกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกของ rutile tio₂ในช่วงแสงที่มองเห็นได้เพื่อให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานโฟโตแคตไลซิสซึ่งแหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้นั้นมีอยู่ทั่วไป
** เครื่องสำอาง **: ไทเทเนียมไดออกไซด์ใช้ในเครื่องสำอางเป็นสารครีมกันแดด ในแอปพลิเคชันนี้สามารถใช้ทั้ง rutile และ anatase tio₂ Rutile Tio₂มักถูกเลือกสำหรับดัชนีการหักเหของแสงที่สูงขึ้นซึ่งจะช่วยกระจายและสะท้อนแสง UV ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นให้การป้องกันรังสี UV ที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตามสามารถใช้ Anatase Tio₂โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการรูปลักษณ์ที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น โครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ในเครื่องสำอางยังส่งผลกระทบต่อพื้นผิวและความรู้สึกบนผิว ตัวอย่างเช่นสูตรบางอย่างที่มี anatase tio₂อาจมีเนื้อสัมผัสที่เบาและระบายอากาศได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับผู้ที่มี rutile tio₂
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติและฟังก์ชั่นของไทเทเนียมไดออกไซด์สำหรับการใช้งานเฉพาะวิธีการต่าง ๆ ได้รับการพัฒนาเพื่อปรับเปลี่ยนและควบคุมโครงสร้างผลึก
** การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอล **: การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอลเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการเตรียมไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยโครงสร้างผลึกที่เฉพาะเจาะจง โดยการปรับอุณหภูมิความดันและเวลาตอบสนองในระหว่างกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลมันเป็นไปได้ที่จะสนับสนุนการก่อตัวของ rutile, anatase หรือ brookite ตัวอย่างเช่นในการสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอลโดยทั่วไปของ Anatase Tio₂สารตั้งต้นไทเทเนียมเช่นไททาเนียมเตตริทคลอไรด์ (ticl₄) จะถูกละลายในน้ำพร้อมกับฐานที่เหมาะสมเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) จากนั้นส่วนผสมของปฏิกิริยาจะถูกทำให้ร้อนในหม้อนึ่งความดันที่ปิดผนึกที่อุณหภูมิและความดันเฉพาะในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างระมัดระวัง anatase tio₂ด้วยขนาดคริสตัลและคุณภาพที่ต้องการสามารถรับได้
** วิธี Sol-Gel **: วิธี Sol-Gel เป็นอีกหนึ่งเทคนิคยอดนิยมสำหรับการเตรียมไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยโครงสร้างผลึกที่ควบคุมได้ ในวิธีนี้สารตั้งต้นของไทเทเนียมอัลคอกไซด์เช่นไทเทเนียมไอโซโพรพออกไซด์ (TI (OIPR) ₄) เป็นไฮโดรไลซ์และควบแน่นเพื่อสร้างเจล เจลจะถูกทำให้แห้งและเผาที่อุณหภูมิเฉพาะเพื่อแปลงเป็นไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยโครงสร้างผลึกที่เฉพาะเจาะจง โดยการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการไฮโดรไลซิสและการควบแน่นเช่นเดียวกับอุณหภูมิการเผามันเป็นไปได้ที่จะได้รับ rutile, anatase หรือ brookite tio₂ ตัวอย่างเช่นหากอุณหภูมิการเผาถูกตั้งค่าค่อนข้างต่ำ anatase tio₂มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในขณะที่อุณหภูมิการเผาที่สูงขึ้นอาจสนับสนุนการก่อตัวของ rutile tio₂
** การยาสลบและการปรับเปลี่ยนพื้นผิว **: เทคนิคการปรับเปลี่ยนและการปรับเปลี่ยนพื้นผิวใช้เพื่อเพิ่มคุณสมบัติของไทเทเนียมไดออกไซด์ ยาสลบเกี่ยวข้องกับการแนะนำอะตอมต่างประเทศเข้าสู่โครงตาข่ายคริสตัลของTio₂ ตัวอย่างเช่นการเติมไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยอะตอมไนโตรเจนสามารถเพิ่มกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกในช่วงแสงที่มองเห็นได้ เทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิวรวมถึงการเคลือบพื้นผิวของTio₂กับวัสดุอื่น ๆ หรือกลุ่มการทำงาน สิ่งนี้สามารถปรับปรุงการกระจายตัวของตัวทำละลายหรือเพิ่มปฏิกิริยาของมันด้วยโมเลกุลเฉพาะ ตัวอย่างเช่นการเคลือบพื้นผิวของTio₂ด้วยโพลีเมอร์ที่ชอบน้ำสามารถทำให้สามารถกระจายตัวได้ง่ายขึ้นในระบบน้ำซึ่งมีประโยชน์ในการใช้งานเช่นการบำบัดน้ำหรือเครื่องสำอาง
การศึกษาว่าโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ส่งผลกระทบต่อการทำงานของมันอย่างไรเป็นพื้นที่การวิจัยอย่างต่อเนื่องที่มีการพัฒนาในอนาคตที่อาจเกิดขึ้นมากมาย
** photocatalysis ที่ได้รับการปรับปรุง **: มีความพยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกของไทเทเนียมไดออกไซด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงแสงที่มองเห็นได้ มีการสำรวจเทคนิคการเติมและวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวใหม่เพื่อให้Tio₂มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการย่อยสลายมลพิษภายใต้การฉายรังสีที่มองเห็นได้ ตัวอย่างเช่นนักวิจัยกำลังตรวจสอบการรวมกันของสารเจือปนหลายรายการเพื่อสร้างผลเสริมฤทธิ์กันซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโฟโตคะตาไลติกของTio₂ได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้การพัฒนาโครงสร้างนาโนใหม่ที่อยู่บนพื้นฐานของโครงสร้างผลึกที่แตกต่างกันของ TIO กำลังถูกดำเนินการเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีอยู่สำหรับการถ่ายภาพด้วยแสงและเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ
** แอพพลิเคชั่นใหม่ **: เมื่อเราเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างผลึกและการทำงานของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นแอปพลิเคชันใหม่มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นในด้านการจัดเก็บพลังงานไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีโครงสร้างผลึกที่เป็นเอกลักษณ์สามารถใช้ในแบตเตอรี่หรือซูเปอร์คาปาซิเตอร์ ความสามารถของTio₂ในการจัดเก็บและปล่อยอิเล็กตรอนในลักษณะควบคุมขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึกสามารถใช้ประโยชน์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานเหล่านี้ แอปพลิเคชั่นที่มีศักยภาพอีกประการหนึ่งคือในด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ซึ่งสามารถใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นยานพาหนะส่งยาหรือเพื่อวัตถุประสงค์ด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อใช้ประโยชน์จากความเสถียรทางเคมีและความเข้ากันได้ทางชีวภาพพร้อมกับโครงสร้างผลึกที่ปรับได้
** การผลิตที่ยั่งยืน **: ด้วยการมุ่งเน้นที่เพิ่มขึ้นในการพัฒนาอย่างยั่งยืนจึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนาวิธีการที่ยั่งยืนมากขึ้นในการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยโครงสร้างผลึกที่ต้องการ ซึ่งรวมถึงการสำรวจสารตั้งต้นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาในวิธีการสังเคราะห์เช่นการสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอลและวิธีโซลเจล ตัวอย่างเช่นการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนเพื่อเพิ่มพลังงานกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลหรือโซลเจลสามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ นอกจากนี้การรีไซเคิลและการนำขยะไทเทเนียมไดออกไซด์กลับมาใช้ใหม่จากแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ อาจนำไปสู่วงจรการผลิตที่ยั่งยืนมากขึ้น
โดยสรุปโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการทำงานของมันในการใช้งานต่างๆ โครงสร้างผลึกหลักทั้งสามของ Rutile, Anatase และ Brookite แต่ละตัวมีลักษณะเฉพาะของตัวเองที่ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้และความสามารถในการควบคุมและปรับเปลี่ยนโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านวิธีการต่าง ๆ เช่นการสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอลวิธีโซลเจลการยาสลบและการปรับเปลี่ยนพื้นผิวช่วยให้การเพิ่มประสิทธิภาพของคุณสมบัติสำหรับการใช้งานเฉพาะ เนื่องจากการวิจัยในพื้นที่นี้ยังคงดำเนินต่อไปเราสามารถคาดหวังที่จะเห็นการปรับปรุงเพิ่มเติมในประสิทธิภาพของไทเทเนียมไดออกไซด์ในแอพพลิเคชั่นที่มีอยู่รวมถึงการเกิดขึ้นของแอพพลิเคชั่นใหม่ตามโครงสร้างผลึกที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติที่ปรับได้
