二氧化鈦

二氧化鈦
	IUPAC名; Titanium dioxide; Titanium(IV) oxide
別名	Titania; 金紅石; 銳鈦礦; 板鈦礦
識別
CAS編號	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
性質
化學式	TiO; 2
摩爾質量	79.866 g/mol g·mol⁻¹
外觀	白色固體
氣味	無味
密度	4.23 g/cm3 (rutile); 3.78 g/cm3 (anatase);
熔點	1843 °C（2116 K）
沸點	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);
熱力學
ΔfHm⦵298K	−945 kJ·mol−1
S⦵298K	50 J·mol−1·K−1
危險性
NFPA 704	0 1 0
閃點	不可燃
PEL	TWA 15 mg/m3
相關物質
其他陽離子	二氧化鋯; 二氧化鉿
相關化合物	一氧化鈦; 三氧化二鈦; Titanium(III,IV) oxide
相關化學品	鈦酸
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

二氧化鈦（TiO
2）是鈦的氧化物，作為色素時稱鈦白（PW6、CI 77891）。^[4] 本化合物是不溶於水的白色固體，礦石可呈黑色。本化合物作為色素用途廣泛，可作為繪畫顏料、防曬霜、食用色素（E編碼：E171）。2014年本化合物世界產量超過九百萬噸^[5]^[6]^[7]三分之二的色素含有本化合物，經濟價值超過132億美元。^[8]

Quick Facts 二氧化鈦, 識別 ...

Close

存在形式

More information 形式, 晶系 ...

形式	晶系	合成
金紅石	四方晶系
銳鈦礦	四方晶系
板鈦礦	斜方晶系
TiO₂(B)^[9]	單斜晶系	K₂Ti₄O₉ 熱解
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]	單斜晶系
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

Close

製備

鈦白粉的生產方法有硫酸法和氯化法兩種。硫酸法是將鈦鐵礦經濃硫酸酸解成塊狀固相物，用酸性水浸取後得到鈦液，經沉降除雜質、冷凍分離副產硫酸亞鐵後，加晶種使硫酸氧鈦分解生成偏鈦酸。經水洗達標後煅燒、粉碎而製得鈦白粉。

反應方程式：
「 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

氯化法是將粉碎後的金紅石或高鈦渣與焦炭混合，在硫化床氯化爐中與氯氣反應生成四氯化鈦，經淨化，加入晶型轉化劑於高濁罡氧化生成二氧化鈦，再經水洗、乾燥、粉碎得到。反應方程式：

2TiO₂ + 3C + 4Cl₂→2TiCl₄ + 2CO↑+ CO₂↑

TiCl₄（g）+O₂ （g）→TiO₂ （s）+ 2Cl₂ （g）

用途

油漆、塑膠、橡膠
食用色素 E171
防曬和抗紫外線吸收劑，用於化妝品
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
作為催化克勞斯化學反應和有機硫(COS和CS2)水解化學反應的催化劑

參考資料

[1]
Nowotny, Janusz. Oxide Semiconductors for Solar Energy Conversion: Titanium Dioxide. CRC Press. 2011: 156. ISBN 9781439848395.
[2]
Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
^ 引用錯誤：沒有為名為PGCH的參考文獻提供內容
[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" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） in 2014 Minerals Yearbook. USGS
[6]
Mineral Commodity Summaries, 2015 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2015. [2023-09-07]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-11-26）.
[7]
Mineral Commodity Summaries, January 2016 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2016. [2023-09-07]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-01-10）.
[8]
Schonbrun, Zach. The Quest for the Next Billion-Dollar Color. Bloomberg.com. [2018-04-24]. （原始內容存檔於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.
[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.

外部連結

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

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

[PGCH-3] 引用錯誤：沒有為名為PGCH的參考文獻提供內容

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

[5] [5]
"Titanium" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） in 2014 Minerals Yearbook. USGS

[6] [6]
Mineral Commodity Summaries, 2015 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2015. [2023-09-07]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-11-26）.

[7] [7]
Mineral Commodity Summaries, January 2016 (PDF). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey 2016. [2023-09-07]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-01-10）.

[8] [8]
Schonbrun, Zach. The Quest for the Next Billion-Dollar Color. Bloomberg.com. [2018-04-24]. （原始內容存檔於2020-11-09）.

[9] [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] [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] [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] [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] [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] [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] [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] [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.

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[1]

[2]

[3]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]