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Dióxido de titânio O dióxido de titânio (TiO2) possui três formas minerais: rutilo, anatásio e minério de titânio em placas. As fases rutilo e anatásio possuem sistema cristalino tetragonal e são estáveis ​​à temperatura ambiente; já a fase minério de titânio em placas possui sistema cristalino romboédrico, cuja estrutura cristalina é muito instável e, atualmente, não apresenta grande valor prático na indústria.

1. Dióxido de titânio para fotocatálise

O dióxido de titânio é um tipo de óxido anfótero, que pode ser oxidado e reduzido sob certas condições ambientais. Quando irradiado por luz com energia superior à largura de banda proibida (também conhecida como gap de energia, Eg), os elétrons (e-) na banda de valência (BV) de baixa energia são excitados e saltam para a banda de condução (BC) de alta energia, deixando lacunas carregadas positivamente (h+) na banda de valência, que separa os elétrons fotogerados das lacunas. Os elétrons fotogerados na banda de condução são bons agentes redutores, reduzindo moléculas de oxigênio (O2) para gerar íons superóxido (-O2-), e as lacunas fotogeradas na banda de valência são fortes agentes oxidantes, oxidando moléculas de água (H2O) para gerar radicais hidroxila (-OH), e então esses íons negativos e radicais podem degradar poluentes orgânicos no ambiente em água e dióxido de carbono. É amplamente reconhecido na literatura que a atividade fotocatalítica do dióxido de titânio na fase anatase é significativamente melhor do que a do dióxido de titânio na fase rutilo. Isso se deve principalmente a:

1. A largura da banda proibida Eg do dióxido de titânio anatase é de 3,2 eV (correspondente à energia da luz ultravioleta de 387,5 nm), ligeiramente maior que a do dióxido de titânio rutilo (Eg = 3,0-3,1 eV), sendo a capacidade redox do dióxido de titânio anatase gerada por pares elétron-buraco ligeiramente maior;

2. A estrutura cristalina do dióxido de titânio na fase anatase contém mais defeitos e deslocamentos, o que pode produzir mais vacâncias de oxigênio para capturar elétrons, resultando em uma separação mais fácil de elétrons e lacunas fotogerados, enquanto o dióxido de titânio na fase rutilo tem uma capacidade de adsorção de oxigênio relativamente mais fraca.

Devido às suas excelentes propriedades redox fotocatalíticas, o dióxido de titânio em nanoescala tornou-se um representante típico de produtos fotocatalíticos (materiais semicondutores ópticos com função fotocatalítica). Revestido na superfície de um substrato com dióxido de titânio em nanoescala, sob luz ultravioleta e visível, apresenta forte função de degradação catalítica, degradando eficazmente gases tóxicos e nocivos presentes no ar, eliminando diversas bactérias e decompondo as toxinas liberadas, além de possuir propriedades inofensivas como desodorização, purificação e prevenção de incrustações.

2. O dióxido de titânio é usado como pigmento em tintas e em aditivos alimentares.

O dióxido de titânio, usado principalmente como pigmento branco, também conhecido como "dióxido de titânio", é considerado "o melhor pigmento branco do mundo". Possui o maior índice de refração entre os pigmentos brancos, o que lhe confere o maior poder de cobertura (opacidade), poder acromático e outras propriedades ópticas, além de brancura intensa, alto brilho, boa dispersão e, comparado ao Lidl, uma dosagem mais econômica e maior durabilidade.

A participação do dióxido de titânio no setor de revestimentos ultrapassa os 90%, sendo também amplamente utilizado em tintas, aditivos para plásticos e borracha, fabricação de papel, têxteis de fibras químicas, cosméticos e outras indústrias.

Além disso, o dióxido de titânio também é usado em aditivos alimentares para branqueamento e preenchimento. O dióxido de titânio foi classificado como um carcinógeno do Grupo 2B (ou seja, possivelmente carcinogênico para humanos) pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC) em 2010 e confirmado pelas regulamentações da UE em 2020. Amplamente considerado carcinogênico em nível nanométrico, e sendo o dióxido de titânio atualmente o único branqueador disponível na indústria alimentícia, ele foi removido da classificação de carcinógenos da UE em novembro de 2022, após esforços de fabricantes europeus de tintas.

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