二氧化鈦
外觀
此條目可參照英語維基百科相應條目來擴充。 (2023年9月7日) |
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 |
|
InChI |
|
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 |
|
熔點 | 1843 °C(2116 K) |
沸點 | 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 |
|
熱力學 | |
ΔfHm⦵298K | −945 kJ·mol−1[2] |
S⦵298K | 50 J·mol−1·K−1[2] |
危險性 | |
NFPA 704 | |
閃點 | 不可燃 |
PEL | TWA 15 mg/m3[3] |
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]
存在形式
[編輯]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, 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] | 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 |
製備
[編輯]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
[編輯]- 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
[編輯]- ^ 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.
- ^ 引用錯誤:沒有為名為
PGCH
的參考文獻提供內容 - ^ Völz, Hans G., Pigments, Inorganic, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2
- ^ "Titanium" (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) in 2014 Minerals Yearbook. USGS
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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.