Titandioxid

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Mit Titandioxid (TiO2) wird das IV-wertige Oxid des Titans (Titan(IV)-oxid) bezeichnet. Im Beton dient es als Weißpigment (Farbpigmente) und/oder als Photokatalysator zum Abbau von Luftschadstoffen und/oder zur Photokatalytischen Selbstreinigung. Die besondere Eignung des Titandioxids als Weißpigment beruht auf einem sehr hohen Brechungsindex im Bereich um 2,5 bis 3 sowie der fehlenden Absorption im sichtbaren Spektralbereich zwischen 380 und 700 nm. Für eine optimale Streuung des sichtbaren Lichts sollten die TiO2-Pigmente einen mittleren Durchmesser von 250 nm aufweisen, sodass die spezifische Oberfläche üblicherweise unter 20 m²/g liegt. Reines Titandioxid wurde erstmals im Jahr 1821 hergestellt und diente zur damaligen Zeit als Weißpigment in Künstlerfarbe. Mitte der 1950er Jahre wurden die photokatalytischen Eigenschaften des TiO2 entdeckt, die mit der Halbleiterstruktur des TiO2 verbunden sind. Bei einer Anregung mit UV-Strahlung bilden sich Photoelektronen und Elektronenleerstellen im TiO2-Kristall (Photoelektrischer Effekt). Diese lösen an der Kristalloberfläche eine Kette von elektrochemischen Reaktionen aus oder beschleunigen natürlich auftretende Reaktionen. In vielen Kommunen wird dieser Effekt zum Abbau von Luftschadstoffen wie Stickstoffoxiden genutzt, indem Titandioxid in Beton für Fassaden oder Straßenbeläge verarbeitet wird. Die Fähigkeit zum Abbau organischer Verbindungen wird zum Beispiel für die Photokatalytische Selbstreinigung (Abbau organischer Substanzen) von Fassaden genutzt.

Literatur

Koch, Thomas; Aybay, Ebru; Herzog, Roland; Weigel, Sandra; Liewald, Heike; Martin, Thomas; Müller, Michaela; Stephan, Dietmar; Bendzko, Norbert: Titandioxid – Weißpigment und Photokatalysator. In: beton 6/2020, Seite 216