Mis on nanotitaandioksiid?
Nagu nimigi ütleb, on see nano{0}}taseme titaandioksiid. Kõik peavad teadma titaandioksiidist. Praegu maailmas tunnustatud parima jõudlusega valge pigmendina kasutatakse titaandioksiidi laialdaselt erinevates tööstusharudes, nagu kosmeetika, pinnakatted, plastid, keemilised kiud, paberi tootmine, kumm, trükivärvid jne. Nano on äärmiselt väike mõõteindikaator, mis viitab ülipeentele osakestele, mille osakeste suurus on alla 100 nm.
Sellel ülipeenel osakesel on suur pindala, kõrge pinnaaktiivsus ja head katalüütilised omadused. Sellel on nii metallist kui ka mitte-metallist spetsiifilised omadused. Kaasaegse teaduse ja tehnoloogia kiire arenguga muutub nanomaterjalide rakendamine üha ulatuslikumaks ning nõuded neile aina kõrgemaks. Mis puutub nano-titaandioksiidi, kuna sellel on suur mahuefekt, pinnaefekt, optilised omadused ja värviefekt, näitab see selle erilisi omadusi valguses, elektris ja katalüüsis. Seetõttu on uut tüüpi materjalina selle kasutusvaldkond üha ulatuslikum.
Nüüd, kui nano-titaandioksiidi mõiste on kasutusele võetud, vaatame selle rakendust.
1. Kasutamine keemiatööstuses
Katalüüs on nano{0}}ultrapeente osakeste üks olulisi kasutusvaldkondi. Nano-ultrapeente osakeste suur eripind ja kõrge aktiivsus võivad oluliselt parandada katalüütilist efektiivsust. Seda on rahvusvaheliselt uuritud ja välja töötatud neljanda põlvkonna katalüsaatorina. Nanotitaandioksiidil on kõrge keemiline aktiivsus, hea kuumakindlus ja keemiline korrosioonikindlus ning seda saab kasutada suurepärase jõudlusega katalüsaatorina, katalüsaatorikandjana ja absorbendina. Näiteks on nanotitaandioksiidil H2S katalüüsimisel S eemaldamiseks väga kõrge katalüütiline aktiivsus.
2. Kasutamine elektroonilistes tööstustoodetes
Nanotitaandioksiid on paljude elektrooniliste materjalide oluline komponent ja seda saab kasutada nano-tundlike materjalide ja nano-keraamiliste funktsionaalsete materjalide valmistamiseks. Nanoosakeste väikese suuruse, suure eripinna ja suure pindaktiivsuse tõttu sobib see gaasitundlikele materjalidele. Näiteks saab nanotitaandioksiidist valmistada väga tundlikud gaasi{5}tundlikud elemendid. Samal ajal, kuna nano-faasikeraamika ühekordne plastiline deformatsioon on saavutatav, kasutavad inimesed nanotitaandioksiidi nanotitaandioksiidi keraamika moodustamiseks ühekordse -deformatsiooni teel. Sellel keraamikal on ülipeen tera suurus ja see säilitab oma omadused.
3. Rakendus keskkonnakaitses
Nano titaandioksiidi osakeste fotokatalüütilist toimet kasutatakse keskkonnakaitses laialdaselt. On palju kodu- ja välismaiseid kirjandusi, mis kajastavad selles valdkonnas edusamme. Londonis ja Ühendkuningriigis Ontarios asuv Nuclear Technology Environment Company on välja töötanud uudse ruumitemperatuuri{2}}fotokatalüütilise tehnoloogia, mis kasutab tehisvalgust ja nano-titaandioksiidi katalüsaatoreid polüklooritud bifenüülühendite lagundamiseks tööstusjäätmetes ja saastunud põhjavees. Kui saastunud vesi läbib titaandioksiidiga kattevõrku, siis nii kaua, kui seda kiiritatakse väikeses annuses ultraviolettvalgusega, hakkab see reageerima, tekitades väga aktiivseid hüdroksüülvabu radikaale, mis lagundavad kiiresti orgaanilised mürgid süsinikdioksiidiks ja veeks. Lisaks võib nano-titaandioksiidmaterjalide kasutamine fotokatalüsaatoritena katalüütiliselt lagundada tekstiilitrüki- ja -värvitööstusest ning fototööstusest väljuvaid värvisaasteaineid. Sotsiaalmajanduse arenedes pööravad inimesed üha enam tähelepanu elukvaliteedi ja tervisetaseme parandamisele. Antibakteriaalsed, antiseptilised, desodoreerivad, õhupuhastused ja keskkonna optimeerimine muutuvad inimeste tegevuseks.
Praegu seisab maailm silmitsi tõsise keskkonnareostusega. Nano-titaandioksiidi on lisaks vee ja õhu puhastamisele kasutatud ka pikaajalise-fotokatalüsaatorina mitmesugustes keskkonnaprobleemides. Asjakohased andmed näitavad, et nano-titaandioksiid on kasulik mikroskoopiliste bakterite ja lõhnade hävitamiseks. Lisaks võib see inaktiveerida vähirakke, kontrollida lõhna ja on väga tõhus lämmastiku tahkumisel ja õlireostuse eemaldamisel.
4. Kasutamine kosmeetikatööstuses
Nanotitaandioksiidil on suurepärased ultraviolettkiirguse varjestusomadused, lisaks läbipaistvus (nahale ei jää valgeid jääke, võib paksult kanda) ja mitte-toksilisus (ei ärrita nahka ega põhjusta põletikku) ja muud omadused, mistõttu on see siiani muutunud päikesekaitsekosmeetika ideaalseks tooraineks. Tööstusharu aruannete kohaselt kasutatakse Jaapanis igal aastal teatud kogust nanotitaandioksiidi päikesekaitsetoodete, kosmeetikatoodete baasi ja huulepulgatoodete lisandina.
5. Rakendus meditsiini, tervishoiu ja toiduainete töötlemise valdkonnas
Nanostruktuurid pole mitte ainult tugevad, vaid neil on ka oma võime välistele lisanditele vastu seista ja neid ei ole lihtne väliste lisanditega kombineerida. Samal ajal soodustavad nano-mastaabis osakesed või orgaanilised väikesed molekulid inimeste imendumist ja võivad parandada ravimite tõhusust. Seetõttu on nano-titaandioksiidil laialdased kasutusvõimalused tervishoiu- ja toiduainetööstuses. Andmearuannete kohaselt on välja töötatud antibakteriaalsete ja puhastavate omadustega titaandioksiidi õhukese kilega keraamika. Lisaks on nanotitaandioksiidi kasutatud toiduainetööstuses, näiteks piima lisandina. Lisaks kasutatakse nano-titaandioksiidi laialdaselt ka sellistes tööstusharudes nagu plastid ja pinnakatted. Seda saab kasutada plastist täiteainete, täiustatud värvide ja katete toorainena.
