تیتانیوم بوتوکساید : خواص، سنتز، واکنش ها و کاربرد!

 

تیتانیوم بوتوکساید یک ترکیب شیمیایی آلی – فلزی به شکل مایعی بدون بو است، اگرچه نمونه های قدیمی تر آن زرد رنگ و بوی ضعیف الکلی دارند. این ماده در بسیاری از حلال های آلی محلول است.

 

این ترکیب شیمیایی در آب واکنش داده و هیدرولیز می شود و دی اکسید تیتانیوم تشکیل می دهد، که اجازه می دهد پوشش های TiO۲ با اشکال و اندازه های مختلف تا مقیاس نانو رسوب کنند.

 

خواص و مشخصات شناسایی تیتانیوم بوتوکساید

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                      مایع الکلی رنگ فرمول شیمیایی                                                             C۱۶H۳۶O۴Ti
دانسیته                                                                (g/cm۳)۰.۹۹۸ وزن مولکولی                                                     (g/mol) 340.321
نقطه ذوب                                                                    (۰C)55- شماره (CAS No)                                                        ۵۵۹۳-۷۰-۴
حلالیت در آب                                                    هیدرولیز می شود. شناسه پاب کم                                                                ۲۱۸۰۱

 

ساختار و سنتز

 

ساختار الکوکسید تیتانیوم معمولی، به عنوان مثال اتوکسید تیتانیوم که در آین ترکیبات، جایگزین های آلی برای شفافیت حذف می شوند، مانند اکثر الکوکسیدهای تیتانیوم (به استثنای ایزوپروپاکسید تیتانیوم)، Ti(OBu)۴ نیز مونومر نیست اما به صورت خوشه وجود دارد و با این وجود اغلب به صورت مونومر ساده به تصویر کشیده می شود.

 

تیتانیوم بوتوکساید از طریق تصفیه تتراکلرید تیتانیوم با بوتانول تولید می شود که واکنش برای ادامه کار به یک باز نیاز دارد:

 

TiCl۴ + ۴HOBu → Ti(OBu)۴ + ۴HCl

 

طیف رامان و FTIR

 

طیف رامان و FTIR

 

واکنش پذیری تیتانیوم بوتوکساید

 

مانند سایر الکوکسیدهای تیتانیوم، بوتوکسید تیتانیوم نیز گروه های آلکوکسید را مبادله می کند:

 

Ti(OBu)۴ + HOR → Ti(OBu)۳(OR) + HOBu

 

Ti(OBu)۳(OR) + HOR → Ti(OBu)۲(OR)۲ + HOBu

 

و به همین دلیل، بوتوکسید تیتانیوم با حلال های الکل سازگار نیست. مشابه بورس آلک اکسید، بوتوکسید تیتانیوم به راحتی هیدرولیز می شود که جزئیات واکنش پیچیده است، اما می تواند با این معادله متعادل خلاصه شود:

 

Ti(OBu)۴ + ۲H۲O → TiO۲ + ۴HOBu

 

پیرولیز همچنین دی اکسید را تشکیل می دهد:

 

Ti(OBu)۴ → TiO۲ + ۲Bu۲O

 

تولید لایه های نازک TiO۲ از بوتوکسید تیتانیوم

 

تولید لایه های نازک TiO2 از بوتوکسید تیتانیوم

 

سنتز لایه های نازک و افزودن عنصر پلاتین، پایداری ساختاری، پردازش میکروالکترونیک و خواص حسگر گازی، موضوع مقاله ای است که در سال ۲۰۰۸ منتشر گردیده است.

 

بر اساس چکیده این کار، لایه های نازک دی اکسید تیتانیوم با پوشش چرخشی یک سل مشتق شده از بوتوکسید Ti بر روی ویفرهای سیلیکون اکسیده تهیه شده و پس از آن عملیات حرارتی در دمای ۵۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد انجام می شود.

 

ضخامت لایه پس از عملیات حرارتی در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد ۵۰ نانومتر بوده است. علاوه بر آن، با افزودن محلول های استیل استات Pt (II) به محلول های TiO۲، با یک نسبت اتمی Pt: Ti، فیلم های نازک توسط پراش اشعه X مورد بررسی قرار گرفت. اثبات اینکه Pt باعث تغییر ساختاری مرحله شروع آناتاز TiO۲ به روتیل می شود، با یک اثر تقویت شده بیشتر با افزایش غلظت این عنصر و یا دمای عملیات حرارتی قابل آزمایش بوده است.

 

نانوکریستال های این لایه ها در حرارت ۵۰۰ درجه سانتیگراد قادر به مقاومت در برابر یک توالی کامل پردازش میکروالکترونیکی، از جمله اچ خشک برای تعریف منطقه حساس به سنسورهای گازی، ایجاد تماس Ti / Pt و پردازش بخاری در پشت بسترهای سنسور بوده اند.

 

آزمون های سنجش گاز هیدروژن نشان داده اند که فاز آناتاز دی اکسید تیتانیم بسیار حساس تر از یک روتیل بوده است. وجود پلاتین بیشتر در ترکیب شامل تیتانیوم بوتوکساید باعث افزایش خواص حسگر گاز شده و دمای عملکرد سنسور را به حدود ۳۳۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهد و اجازه می دهد حداقل غلظت هیدروژن در حدود ppm 1000 شناسایی شود.