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二氧化鈦
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二氧化鈦，化學式為TiO2，俗称钛白粉，分子大小是奈米級為光觸媒，能靠紫外線消毒及殺菌，已經有一些產品問世。 亦可用於化妆品中。 二氧化钛是水反應生成氢气和氧气的催化剂， 二氧化钛可制作成光催化剂，净化空气，消除车辆排放物中25%到45%的氮氧化物，可用于治理PM2.5悬浮颗粒物过高的空气污染。
| 二氧化钛 | |
|---|---|
| IUPAC名 Titanium dioxide Titanium(IV) oxide | |
| 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 | TiO2 |
| 摩尔质量 | 79.87 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 白色固体 |
| 密度 | 4.23 |
| 熔点 | 1870 °C (3398 °F) |
| 沸点 | 2972 °C (5381.6 °F) |
| 溶解性（其他溶剂） | 不可溶 |
| 热力学 | |
| ΔfHm⦵298K | −945 kJ/mol[1] |
| 危险性 | |
| 欧盟分类 | 未列明 |
| NFPA 704 | 0 1 0 |
| 闪点 | 不可燃 |
| 相关物质 | |
| 其他阳离子 | 一氧化钛 三氧化二钛 三氧化五钛 二氧化锆 二氧化铪 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
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)[2] | 单斜晶系 | Hydrolysis of K2Ti4O9 followed by heating |
| TiO2(H), hollandite-like form[3] | 四方晶系 | Oxidation of the related potassium titanate bronze, K0.25TiO2 |
| TiO2(R), ramsdellite-like form[4] | 斜方晶系 | Oxidation of the related lithium titanate bronze Li0.5TiO2 |
| TiO2(II)-(α-PbO2-like form)[5] | 斜方晶系 | |
| baddeleyite-like form, (7 coordinated Ti)[6] | 单斜晶系 | |
| TiO2 -OI[7] | 斜方晶系 | |
| cubic form[8] | 立方晶系 | P > 40 GPa, T > 1600 °C |
| TiO2 -OII, cotunnite(PbCl2)-like[9] | 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：
H2SO4 + TiO2→TiOSO4 + H2O
Ti(SO4)2 + H2O→ TiOSO4 + H2SO4
TiOSO4 + H2O→H2TiO3↓+ H2SO4 H2TiO3·SO3→TiO2+H2O+SO3↑
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
參考資料
- ^ Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 0-618-94690-X （英语）.
- ^ 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.