二氧化鈦

二氧化钛
	IUPAC名; Titanium dioxide; Titanium(IV) oxide
别名	Titania; 金红石; 锐钛矿; 板钛矿
识别
CAS号	13463-67-7
PubChem	26042
ChemSpider	24256
SMILES	O=[Ti]=O;
InChI	1/2O.Ti/rO2Ti/c1-3-2;
InChIKey	GWEVSGVZZGPLCZ-TYTSCOISAW
ChEBI	32234
RTECS	XR2775000
KEGG	C13409
性质
化学式	TiO; 2
摩尔质量	79.866 g/mol g·mol⁻¹
外观	白色固体
氣味	无味
密度	4.23 g/cm3 (rutile); 3.78 g/cm3 (anatase);
熔点	1843 °C（2116 K）
沸点	2972 °C（3245 K）
溶解性（水）	不溶
能隙	3.05 eV (rutile) eV
磁化率	+5.9·10−6 cm3/mol
折光度n; D	2.488 (anatase); 2.583 (brookite); 2.609 (rutile);
热力学
ΔfHm⦵298K	−945 kJ·mol−1
S⦵298K	50 J·mol−1·K−1
危险性
NFPA 704	0 1 0
闪点	不可燃
PEL	TWA 15 mg/m3
相关物质
其他阳离子	二氧化锆; 二氧化铪
相关化合物	一氧化钛; 三氧化二钛; Titanium(III,IV) oxide
相关化学品	钛酸
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

二氧化钛（TiO
2）是钛的氧化物，作为色素时称钛白（PW6、CI 77891）。^[4] 本化合物是不溶于水的白色固体，矿石可呈黑色。本化合物作为色素用途广泛，可作为绘画颜料、防晒霜、食用色素（E编码：E171）。2014年本化合物世界产量超过九百万吨^[5]^[6]^[7]三分之二的色素含有本化合物，经济价值超过132亿美元。^[8]

存在形式

形式	晶系	合成
金红石	四方晶系
锐钛矿	四方晶系
板鈦礦	斜方晶系
TiO₂(B)^[9]	单斜晶系	K₂Ti₄O₉ 热解
TiO₂(H), hollandite-like form^[10]	四方晶系	Oxidation of the related potassium titanate bronze, K_0.25TiO₂
TiO₂(R), ramsdellite-like form^[11]	斜方晶系	Oxidation of the related lithium titanate bronze Li_0.5TiO₂
TiO₂(II)-(α-PbO₂-like form)^[12]	斜方晶系
baddeleyite-like form, (7 coordinated Ti)^[13]	单斜晶系
TiO₂ -OI^[14]	斜方晶系
cubic form^[15]	立方晶系	P > 40 GPa, T > 1600 °C
TiO₂ -OII, cotunnite(PbCl₂)-like^[16]	斜方晶系	P > 40 GPa, T > 700 °C

製備

钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种。硫酸法是将钛铁矿经浓硫酸酸解成块状固相物，用酸性水浸取后得到钛液，经沉降除杂质、冷冻分离副产硫酸亚铁后，加晶种使硫酸氧钛分解生成偏钛酸。经水洗达标后煅烧、粉碎而制得钛白粉。

反应方程式：
「 2H₂SO₄ + TiO₂→Ti(SO₄)₂ + 2H₂O

Ti(SO₄)₂ + H₂O→ TiOSO₄ + H₂SO₄

TiOSO₄ + H₂O→H₂TiO₃↓+ H₂SO₄ H₂TiO₃·SO₃→TiO₂+H₂O+SO₃↑ 」
有誤待修正

氯化法是将粉碎后的金红石或高钛渣与焦炭混合，在硫化床氯化炉中与氯气反应生成四氯化钛，经净化，加入晶型转化剂于高浊罡氧化生成二氧化钛，再经水洗、干燥、粉碎得到。反应方程式：

2TiO₂ + 3C + 4Cl₂→2TiCl₄ + 2CO↑+ CO₂↑

TiCl₄（g）+O₂ （g）→TiO₂ （s）+ 2Cl₂ （g）

用途

油漆、塑料、橡胶
食用色素 E171
防曬和抗紫外線吸收劑，用於化妆品
染料敏化太陽能電池
白色結晶的TiO₂有很高的折射率，可作為寶石
修正液、修正帶
生物感測奈米黃金之催化劑
Airwaves 口香糖
作为催化克劳斯化学反应和有机硫(COS和CS2)水解化学反应的催化剂

參考資料

^ Nowotny, Janusz. Oxide Semiconductors for Solar Energy Conversion: Titanium Dioxide. CRC Press. 2011: 156. ISBN 9781439848395.
^ ^2.0 ^2.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
^ 引用错误：没有为名为PGCH的参考文献提供内容
^ Völz, Hans G., Pigments, Inorganic, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2
^ "Titanium" （页面存档备份，存于互联网档案馆） in 2014 Minerals Yearbook. USGS
^ Mineral Commodity Summaries, 2015 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2015. [2023-09-07]. （原始内容存档 (PDF)于2015-11-26）.
^ Mineral Commodity Summaries, January 2016 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2016. [2023-09-07]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-10）.
^ Schonbrun, Zach. The Quest for the Next Billion-Dollar Color. Bloomberg.com. [2018-04-24]. （原始内容存档于2020-11-09）.
^ Marchand R., Brohan L., Tournoux M. A new form of titanium dioxide and the potassium octatitanate K₂Ti₈O₁₇. Materials Research Bulletin. 1980, 15 (8): 1129–1133. doi:10.1016/0025-5408(80)90076-8.
^ Latroche, M; Brohan, L; Marchand, R; Tournoux,. New hollandite oxides: TiO₂(H) and K_0.06TiO₂. Journal of Solid State Chemistry. 1989, 81 (1): 78–82. Bibcode:1989JSSCh..81...78L. doi:10.1016/0022-4596(89)90204-1.
^ Akimoto, J.; Gotoh, Y.; Oosawa, Y.; Nonose, N.; Kumagai, T.; Aoki, K.; Takei, H. Topotactic Oxidation of Ramsdellite-Type Li_0.5TiO₂, a New Polymorph of Titanium Dioxide: TiO₂(R). Journal of Solid State Chemistry. 1994, 113 (1): 27–36. Bibcode:1994JSSCh.113...27A. doi:10.1006/jssc.1994.1337.
^ Simons, P. Y.; Dachille, F. The structure of TiO2II, a high-pressure phase of TiO₂. Acta Crystallographica. 1967, 23 (2): 334–336. doi:10.1107/S0365110X67002713.
^ Sato H. , Endo S, Sugiyama M, Kikegawa T, Shimomura O, Kusaba K. Baddeleyite-Type High-Pressure Phase of TiO₂. Science. 1991, 251 (4995): 786–788. Bibcode:1991Sci...251..786S. PMID 17775458. doi:10.1126/science.251.4995.786.
^ Dubrovinskaia N A, Dubrovinsky L S., Ahuja R, Prokopenko V B., Dmitriev V., Weber H.-P., Osorio-Guillen J. M., Johansson B. Experimental and Theoretical Identification of a New High-Pressure TiO₂ Polymorph. Phys. Rev. Lett. 2001, 87 (27 Pt 1): 275501. Bibcode:2001PhRvL..87A5501D. PMID 11800890. doi:10.1103/PhysRevLett.87.275501.
^ Mattesini M, de Almeida J. S., Dubrovinsky L., Dubrovinskaia L, Johansson B., Ahuja R. High-pressure and high-temperature synthesis of the cubic TiO₂ polymorph. Phys. Rev. B. 2004, 70 (21): 212101. Bibcode:2004PhRvB..70u2101M. doi:10.1103/PhysRevB.70.212101.
^ Dubrovinsky, LS; Dubrovinskaia, NA; Swamy, V; Muscat, J; Harrison, NM; Ahuja, R; Holm, B; Johansson, B. Materials science: The hardest known oxide. Nature. 2001, 410 (6829): 653–654. Bibcode:2001Natur.410..653D. PMID 11287944. doi:10.1038/35070650.

外部連結

[Nowotny-1] Nowotny, Janusz. Oxide Semiconductors for Solar Energy Conversion: Titanium Dioxide. CRC Press. 2011: 156. ISBN 9781439848395.

[b1-2] 2.0 ^2.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7.

[PGCH-3] 引用错误：没有为名为PGCH的参考文献提供内容

[Ullmann-4] Völz, Hans G., Pigments, Inorganic, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2

[5] "Titanium" （页面存档备份，存于互联网档案馆） in 2014 Minerals Yearbook. USGS

[6] Mineral Commodity Summaries, 2015 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2015. [2023-09-07]. （原始内容存档 (PDF)于2015-11-26）.

[7] Mineral Commodity Summaries, January 2016 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2016. [2023-09-07]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-10）.

[8] Schonbrun, Zach. The Quest for the Next Billion-Dollar Color. Bloomberg.com. [2018-04-24]. （原始内容存档于2020-11-09）.

[9] Marchand R., Brohan L., Tournoux M. A new form of titanium dioxide and the potassium octatitanate K₂Ti₈O₁₇. Materials Research Bulletin. 1980, 15 (8): 1129–1133. doi:10.1016/0025-5408(80)90076-8.

[10] Latroche, M; Brohan, L; Marchand, R; Tournoux,. New hollandite oxides: TiO₂(H) and K_0.06TiO₂. Journal of Solid State Chemistry. 1989, 81 (1): 78–82. Bibcode:1989JSSCh..81...78L. doi:10.1016/0022-4596(89)90204-1.

[11] Akimoto, J.; Gotoh, Y.; Oosawa, Y.; Nonose, N.; Kumagai, T.; Aoki, K.; Takei, H. Topotactic Oxidation of Ramsdellite-Type Li_0.5TiO₂, a New Polymorph of Titanium Dioxide: TiO₂(R). Journal of Solid State Chemistry. 1994, 113 (1): 27–36. Bibcode:1994JSSCh.113...27A. doi:10.1006/jssc.1994.1337.

[12] Simons, P. Y.; Dachille, F. The structure of TiO2II, a high-pressure phase of TiO₂. Acta Crystallographica. 1967, 23 (2): 334–336. doi:10.1107/S0365110X67002713.

[13] Sato H. , Endo S, Sugiyama M, Kikegawa T, Shimomura O, Kusaba K. Baddeleyite-Type High-Pressure Phase of TiO₂. Science. 1991, 251 (4995): 786–788. Bibcode:1991Sci...251..786S. PMID 17775458. doi:10.1126/science.251.4995.786.

[14] Dubrovinskaia N A, Dubrovinsky L S., Ahuja R, Prokopenko V B., Dmitriev V., Weber H.-P., Osorio-Guillen J. M., Johansson B. Experimental and Theoretical Identification of a New High-Pressure TiO₂ Polymorph. Phys. Rev. Lett. 2001, 87 (27 Pt 1): 275501. Bibcode:2001PhRvL..87A5501D. PMID 11800890. doi:10.1103/PhysRevLett.87.275501.

[15] Mattesini M, de Almeida J. S., Dubrovinsky L., Dubrovinskaia L, Johansson B., Ahuja R. High-pressure and high-temperature synthesis of the cubic TiO₂ polymorph. Phys. Rev. B. 2004, 70 (21): 212101. Bibcode:2004PhRvB..70u2101M. doi:10.1103/PhysRevB.70.212101.

[du1-16] Dubrovinsky, LS; Dubrovinskaia, NA; Swamy, V; Muscat, J; Harrison, NM; Ahuja, R; Holm, B; Johansson, B. Materials science: The hardest known oxide. Nature. 2001, 410 (6829): 653–654. Bibcode:2001Natur.410..653D. PMID 11287944. doi:10.1038/35070650.

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