二氧化鈦
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| 二氧化钛 | |
|---|---|
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| |
| 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 |
|
| InChI |
|
| 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 |
|
| 熔点 | 1843 °C（2116 K） |
| 沸点 | 2972 °C（3245 K） |
| 溶解性（水） | 不溶 |
| 能隙 | 3.05 eV (rutile)[1] eV |
| 磁化率 | +5.9·10−6 cm3/mol |
| 折光度n D |
|
| 热力学 | |
| ΔfHm⦵298K | −945 kJ·mol−1[2] |
| S⦵298K | 50 J·mol−1·K−1[2] |
| 危险性 | |
| NFPA 704 |
 0
1
0
|
| 闪点 | 不可燃 |
| PEL | TWA 15 mg/m3[3] |
| 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
[编辑]| 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, K0.25TiO2 |
| TiO2(R), ramsdellite-like form[11] | 斜方晶系 | Oxidation of the related lithium titanate bronze Li0.5TiO2 |
| 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
[编辑]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
[编辑]- 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
[编辑]- ^ 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 K0.06TiO2. 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 Li0.5TiO2, 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
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