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dióxido de titanio El dióxido de titanio (TiO2) tiene tres formas minerales: rutilo, anatasa y mineral de titanio en placas. La fase rutilo y la fase anatasa tienen un sistema cristalino tetragonal y son estables a temperatura ambiente; la fase de mineral de titanio en placas tiene un sistema cristalino romboédrico, pero su estructura cristalina es muy inestable y, por el momento, no tiene mucho valor práctico en la industria.

1. Dióxido de titanio para fotocatálisis

El dióxido de titanio es un óxido anfótero que puede oxidarse y reducirse bajo ciertas condiciones ambientales. Al ser irradiado con luz de energía superior a la banda prohibida (también conocida como banda prohibida, Eg), los electrones (e-) de la banda de valencia (VB) de baja energía se excitan y saltan a la banda de conducción (CB) de alta energía, dejando huecos con carga positiva (h+) en la banda de valencia. Estos huecos se separan de los electrones fotogenerados. Los electrones fotogenerados en la banda de conducción son buenos agentes reductores, que reducen las moléculas de oxígeno (O2) para generar iones superóxido (-O2-). Los huecos fotogenerados en la banda de valencia son fuertes agentes oxidantes, que oxidan las moléculas de agua (H2O) para generar radicales hidroxilo (-OH). Estos iones negativos y radicales pueden degradar los contaminantes orgánicos del medio ambiente, transformándolos en agua y dióxido de carbono. En la literatura científica se reconoce ampliamente que la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio en fase anatasa es significativamente mejor que la del dióxido de titanio en fase rutilo. Esto se debe principalmente a:

1. El ancho de banda prohibida del dióxido de titanio anatasa Eg es de 3,2 eV (correspondiente a la energía de la luz ultravioleta de 387,5 nm), ligeramente mayor que el del dióxido de titanio rutilo (Eg = 3,0-3,1 eV). El dióxido de titanio anatasa genera pares electrón-hueco con una capacidad redox ligeramente más fuerte;

2. La red cristalina del dióxido de titanio en fase anatasa contiene más defectos y dislocaciones, lo que puede producir más vacantes de oxígeno para capturar electrones, lo que resulta en una separación más fácil de los electrones y huecos fotogenerados, mientras que el dióxido de titanio en fase rutilo tiene una capacidad de adsorción de oxígeno relativamente más débil.

Debido a sus excelentes propiedades redox fotocatalíticas, el dióxido de titanio nanoestructurado se ha convertido en un representante típico de los productos fotocatalíticos (materiales semiconductores ópticos con función fotocatalítica). El dióxido de titanio nanoestructurado recubierto sobre la superficie del sustrato, bajo luz ultravioleta y visible, puede producir una fuerte degradación catalítica, degradando eficazmente los gases tóxicos y nocivos presentes en el aire, eliminando eficazmente diversas bacterias y descomponiendo sus toxinas liberadas, además de poseer funciones desodorizantes, antiincrustantes y purificadoras del aire, entre otras.

2. El dióxido de titanio se utiliza en pigmentos para pinturas y aditivos alimentarios.

El dióxido de titanio, utilizado principalmente como pigmento blanco, también conocido como “dióxido de titanio”, es considerado “el mejor pigmento blanco del mundo”. El dióxido de titanio posee el índice de refracción más alto entre los pigmentos blancos, por lo que ofrece el mayor poder cubriente (opacidad), poder acromático y otras propiedades ópticas, además de una blancura brillante, alto brillo, buena dispersión y, en comparación con Lidl, una dosificación más económica y una vida útil más prolongada.

La proporción de dióxido de titanio en el campo de los recubrimientos alcanza más del 90%, y también se utiliza ampliamente en tintas, aditivos para plásticos y caucho, fabricación de papel, textiles de fibra química, cosméticos y otras industrias.

Además, el dióxido de titanio también se utiliza como aditivo alimentario para blanquear y rellenar. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) lo clasificó como carcinógeno del Grupo 2B (es decir, posiblemente carcinógeno para los humanos) en 2010, clasificación que fue confirmada por la normativa de la UE en 2020. Dado que se cree que es carcinógeno a nivel nanométrico y que actualmente es el único blanqueador disponible en la industria alimentaria, el dióxido de titanio fue retirado de la clasificación de carcinógenos de la UE en noviembre de 2022, gracias a las gestiones de los fabricantes de pinturas europeos.

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