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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 20, Number 5
JKCSEZ 20(5)
October 20, 1976 

 
Title
Study of the Nonstoichiometry of Titanium Dioxide

산화티탄 (Ⅳ)의 비화학양론에 관한 연구
Author
Chul Hyun Yo, Dai Uk Kim, Jae Shi Choi

여철현, 김대욱, 최재시
Keywords
Abstract
산화티탄(Ⅳ)의 비화학양론적 화학식인 TiO2-x 혹은 TiO2-(x0+x')의 값 혹은 x0+x' 값을 특수히 고안한 자기석영마이크로천칭을 사용하여 1×10-6 ∼ -1 기압의 산소압력 범위와 600 ∼ 1300℃온도범위에서 측정하였다. 표준상태에서 rutile의 x값에 대한 기준 혹은 x0값은 0.00148이다. 1기압 산소압력하에서 x값은 온도가 상승하면 차차로 감소하여 1130℃에서는 화학양론적인 rutile을 형성한다. 1×10-6 ∼ 1×10-2 기압 산소압력 범위와 600 ∼ 1300℃ 온도범위에서 x값은 0.00148 ∼ 0.01719 범위에서 변한다. 위 조건에서 비화학양론적 rutile의 생성엔팔피 (ΔHf)는 21.05 ∼ 29.97 Kcal/mole 범위에서 변한다. logx'를 log P02에 대하여 (혹은 (log x' = ln/logpO2) 도시한 직선의 기울기에서 계산한 1/n값은 1×10-6 ∼ 1×10-4기압의 낮은 산소압력 범위에서 -1/2 ∼ -1/4 범위의 값을 갖는다. rutile의 안전성, 전기전도성, 촉매성, 및 결핍성 등과 같은 이산화티탄(Ⅳ)의 여러가지 물성을 x값에 의하거나 x값의 온도와 산소압력 의존성에서 계산한 열역학적인 데이타에 의하여 설명할 수 있다.

The x or x0 + x' values of the nonstoichiometric chemical formula TiO2-x or Ti2-(x0 + x') have been measured by a specially made magnetic quartz microbalance in a temperature range from 600 to 1300℃ under oxygen pressures of 1×10-6 to 1 atm. The standard x or x0 value of the rutile is 0.00148. The x values under oxygen pressure of 1 atm decrease with temperatures and then the stoichiometric rutile (or x = 0) is formed at 1130℃. The x values varied between 0.00148 and 0.01719 at a temperature range from 600 to 1300℃ under 1×10-9 ∼ 1×10-2 atm oxygen pressures. The enthalpies of formation of the nonstoichiometric rutile, Hf, varied between 21.05 and 29.97 Kcal/mole under the above conditions. The 1/n values calculated from the plots of log X' vs. log PO2 are -1/2 ∼ -1/4 under low oxygen pressure range of 1×10-6 to 1×10-4 atm. Many physical properties of the titanium dioxide, such as the stability of the rutile, Electrical conductivity, catalytic activity and defects, can be explained through the x values and the thermodynamic data calculated from the temperature and oxygen pressure dependences of the x' values.

Page
323 - 332
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