Titanium suboxide, often referred to as titanium black, is an inorganic functional material characterized by its blue-black, free-flowing powder form. It is non-toxic, exhibits excellent thermal stability, high hydrogen and oxygen evolution overpotential. Its outstanding properties including corrosion resistance, wear resistance, superior electrical conductivity, and remarkable chemical stability. These attributes make it highly valuable across industries such as electrocatalytic oxidation for wastewater treatment, marine anti-corrosion, and as a conductive additive. Jet milling, also known as air jet milling or fluid energy milling, is the preferred technique for pulverizing titanium suboxide.
Sifat luar biasa titanium suboksida fase Magnéli berasal dari struktur kristalnya yang unik. Struktur ini dapat divisualisasikan sebagai jaringan oktahedra TiO₂, tetapi dengan perbedaan utama: defisiensi oksigen periodik. Misalnya, pada Ti₄O₇, setelah setiap beberapa lapisan TiO₂, terbentuk lapisan dengan kekosongan oksigen. Hal ini menciptakan bidang geser kristalografi. Di dalam lapisan-lapisan yang kekurangan oksigen ini, atom-atom titanium lebih rapat, membentuk rantai atau pita konduktif. Yang terpenting, jalur konduktif ini dilindungi oleh lapisan TiO₂ yang stabil di kedua sisinya, yang memberikan material seperti Ti₄O₇ kombinasi luar biasa antara konduktivitas listrik yang tinggi dan ketahanan korosi yang kuat.
Parameter terkait
| Nama Produk | Titanium Suboksida |
| Rumus Kimia | TiₙO₂ₙ₋₁ |
| Bentuk Kimia | Titanium Suboksida Fase Magnéli |
| Penampilan | Bubuk Biru-Hitam |
| Nilai Nada L | < 16 |
| Kandungan Ti₄O₇ | ≥ 95 % |
| Ukuran Partikel Primer | 0,5 ~ 1 mikron |
| Ukuran Partikel & Resistivitas yang Sesuai | < 1 μm：> 30 mΩ·m |
| 1 ~ 10 μm: 30 ~ 80 mΩ·m | |
| 10 ~ 30 μm: 3 ~ 5 mΩ·m | |
| 30 ~ 50 mikrometer: < 3 mΩ·m | |
| 50 ~ 80 mikrometer: < 3 mΩ·m | |
| Tahan Panas (di udara) | < 600 °C |
| Kepadatan Relatif | 3.6 ~ 4.3 |
| Larut dalam Air | < 0,5 gram/ml |
Parameter Utama & Bidang Aplikasi
1. Bahan Elektroda
Titanium suboksida menawarkan stabilitas kimia dan ketahanan korosi yang luar biasa, mengungguli sebagian besar material elektroda industri umum, termasuk logam induknya, titanium. Titanium suboksida tetap stabil dalam media yang sangat agresif, seperti larutan yang mengandung fluorida dan asam klorida, di mana logam titanium akan cepat terkorosi. Sebagai contoh, titanium suboksida hampir inert dalam asam sulfat atau oksalat 40%, yang sangat merusak logam titanium.
| Mencicipi | Elektrolit | Penurunan Berat Badan (150 jam) | Penurunan Berat Badan (3500 jam) |
| Logam Titanium | 1000 ppm F⁻ | 22% | 100% |
| Titanium Suboksida | 1000 ppm F⁻ | 0.017% | 0.29% |
| Logam Titanium | 4000 ppm F⁻ | 52% | 100% |
| Titanium Suboksida | 4000 ppm F⁻ | 0.66% | 2.4% |
| Logam Titanium | HF/HNO₃/H₂O 2/10/88 | 100% | 100% |
| Titanium Suboksida | HF/HNO₃/H₂O 2/10/88 | 0.56% | 12.7% |
2. Pengolahan Air Limbah Elektrokimia
Berkat potensi evolusi oksigennya yang tinggi, elektroda titanium suboksida ideal untuk proses oksidasi anodik. Hal ini memungkinkan degradasi elektrokatalitik polutan organik yang efisien dalam berbagai aplikasi, termasuk lindi TPA, air limbah yang mengandung fenol, limbah pewarnaan tekstil, air limbah ladang minyak, dan limbah rumah sakit. Titanium suboksida juga digunakan dalam produksi hidrogen elektrolitik dari air laut, desalinasi air laut, desinfeksi air, dan pembangkitan ozon.
3. Baterai Timbal-Asam Canggih
Pada tahun 2012, Atraverda Ltd. mengomersialkan baterai timbal-asam bipolar yang menggunakan titanium suboksida. Baterai ini dilaporkan lebih ringan 40%, lebih kecil 20%, dan menawarkan kepadatan energi 40% lebih tinggi dengan siklus hidup lebih dari 100% lebih lama dibandingkan baterai timbal-asam tradisional. Baterai ini juga lebih ramah lingkungan, menggunakan 50% lebih sedikit timbal dan menghasilkan 80% lebih sedikit CO₂ selama proses produksi. Selain itu, baterai ini sepenuhnya dapat didaur ulang dan lebih hemat biaya dibandingkan alternatif seperti baterai litium-ion.
4. Baterai Energi Baru
Timbal-Asam: Titanium suboksida (Ti₄O₇) meningkatkan daya ikat dengan PbO₂ dan membantu mempertahankan struktur pori serta porositas selama siklus pengisian-pengosongan. Hal ini meningkatkan efisiensi pembentukan dan pemanfaatan material aktif positif. Penambahan sedikit serat Ti₄O₇ ke baterai pelat datar otomotif telah terbukti meningkatkan kapasitas sebesar 15-17%.
Litium-Ion: Sebagai aditif konduktif pada katoda baterai litium-ion, titanium suboksida dapat menggantikan karbon hitam tradisional. Titanium suboksida meningkatkan konduktivitas katoda, memastikan distribusi arus yang merata, meningkatkan platform tegangan pelepasan, dan meningkatkan pemanfaatan material aktif. Uji awal menunjukkan peningkatan tegangan pelepasan sebesar 5% dan peningkatan energi pelepasan yang sesuai.
5. Perlindungan Katodik dan Pelapis Anti-Korosi
Titanium suboksida menawarkan konduktivitas tinggi (melebihi grafena dalam beberapa metrik), ketahanan terhadap asam/alkali, penyerapan sinar UV, stabilitas termal tinggi, dan dispersibilitas yang baik dalam air dan resin. Kombinasi "konduktivitas + inertness"-nya menjadikannya ideal untuk perlindungan jangka panjang di lingkungan yang keras, seperti teknik kelautan dan peralatan kimia. Penggabungan partikel titanium suboksida ke dalam lapisan anti-korosi (misalnya, epoksi, poliuretan) mendorong distribusi muatan yang merata, mencegah korosi galvanik lokal. Studi menunjukkan bahwa lapisan yang dimodifikasi dengan titanium suboksida menghasilkan perlindungan katodik lebih cepat dan mempertahankannya lebih lama dibandingkan dengan lapisan dengan pengisi inert tradisional.
6. Pigmen Lanjutan
Konduktivitas tinggi suboksida titanium fase Magnéli memungkinkan penggunaannya dalam pigmen anti-statis dan konduktif untuk pelapis dan tinta. Suboksida ini dapat menggantikan karbon hitam untuk menghasilkan pelapis hitam pekat dan konduktif dengan ketahanan cuaca yang unggul. Lebih lanjut, struktur kristalnya sangat menyerap cahaya tampak, menghasilkan warna abu-abu gelap hingga hitam. Suboksida ini lebih tahan panas daripada karbon hitam (cocok untuk keramik dan pelapis suhu tinggi) dan tidak beracun, sehingga menawarkan potensi pengganti pigmen hitam berbahaya berbasis kobalt atau kromium. Pigmen komposit dengan TiO₂ juga dapat direkayasa untuk mengendalikan aktivitas fotokatalitik, mengurangi degradasi UV, dan meningkatkan daya tahan serta sifat anti-fouling pelapis. Dengan mengendalikan morfologi dan ukuran partikel, efek khusus seperti kilau metalik dapat dicapai untuk pelapis otomotif dan dekoratif.
Mengoptimalkan Performa dengan Pemrosesan Lanjutan
Sifat fungsional titanium suboksida yang luar biasa sangat bergantung pada karakteristik bubuknya, termasuk kemurnian, distribusi ukuran partikel, dan morfologi. Untuk mencapai tingkat kinerja tertinggi, kontaminasi selama pemrosesan harus dihindari. Penggilingan jet, juga dikenal sebagai penggilingan jet udara atau penggilingan energi fluida, adalah teknik yang disukai untuk menghancurkan titanium suboksida. Metode ini memanfaatkan semburan udara atau gas bertekanan berkecepatan tinggi untuk mencapai penghancuran dan klasifikasi udara ultra-halus tanpa adanya komponen bergerak mekanis yang bersentuhan dengan material. Proses penggilingan aliran udara memastikan:
Kemurnian Mutlak: Tidak ada kontaminasi logam dari media penggilingan.
Perlindungan Termal: Penghancuran jet suhu rendah mencegah perubahan fase atau oksidasi.
Kualitas Bubuk Unggul: Menghasilkan partikel bulat dengan distribusi ukuran sempit, ideal untuk fabrikasi elektroda, pelapis, dan material komposit.
Titanium suboksida (Ti₄O₇), dengan struktur fase Magnéli yang unik dan konduktivitasnya yang tinggi, menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam baterai, perlindungan lingkungan, dan pencegahan korosi. Titanium suboksida berfungsi sebagai material inti untuk baterai timbal-asam bipolar yang lebih ringan dan efisien, elektrokatalis yang kuat untuk mendegradasi polutan air limbah yang membandel, dan komponen konduktif yang tahan lama untuk sistem anti-korosi yang tahan lama.
Bubuk Epik
Bubuk Epik menyediakan produk yang dibuat khusus penggilingan jet solutions for industries seeking to leverage the full potential of advanced materials like titanium suboxide. Our equipment is engineered to deliver the contamination-free, low-temperature air grinding essential for producing high-purity, functional powders. If your application demands the superior performance of precisely processed materials, contact Epic Powder to discover how our jet pulverization expertise can enhance your product’s performance and reliability.