二氧化钛 （钛的氧化物）

简介

二氧化钛因其具有很强的着色力和较大的折射率，在化工领域应用广泛；是合成纤维最理想的消光材料；是电焊条表层药皮中的主要成分；可以用来生产各种高技术领域中的功能陶瓷元件。纳米二氧化钛颗粒可以用于复合食品包装材料中；是用于防晒的化妆品中最常用的无机添加剂。

自然来源

钛以多种矿物组分存在，其中有四种矿可用作制造二氧化钛的原料：钛铁矿、金红石、锐钛矿和白钛石。据美国地质调查局统计，全球钛矿储量8.17亿吨，其中钛铁矿资源储量为7.7亿吨，约占94.2%；金红石资源储量0.47亿吨，约占5.8%。除南极洲外，其余六大洲均有丰富的钛矿资源，分布在三十多个国家。钛铁矿资源主要集中在中国、澳大利亚、印度、 南非和巴西等国；金红石钛矿资源量则主要分布在澳大利亚、南非、印度和塞拉利昂。

理化性质

物理性质

二氧化钛为白色无定形粉末，化学式为TiO₂，无味，无臭，不溶于水，摩尔质量为79.866g/mol，密度为3.9g/cm~4.3g/cm，熔点为1850℃，沸点为2500℃~3000℃（锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点）

光学性质

①白色颜料中二氧化钛的折射率最大（金红石型大于锐钛型）。

②二氧化钛对蓝光的反射最强，因此看起来呈蓝白色。

③二氧化钛的平均粒径在0.2μm时，遮盖力最强。

④二氧化钛具有不透明度，是由其光学本质与周围介质折射率之差造成的。

⑤将二氧化钛加热到200℃~600℃，二氧化钛会变成黄褐色，冷却后又恢复原色，这种现象称为光色互变现象。发生这种现象的原因是二氧化钛具有光化学活性。

其他

二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能；二氧化钛具有半导体的性能；二氧化钛虽有亲水性，但吸湿性不太强，金红石型较锐钛型小。二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系，表面积大，吸湿性高，它还与表面处理及性质有关。

化学性质

二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物；常温下几乎不与其他元素和化合物反应，不溶于水、脂肪酸和其他有机酸及弱无机酸，微溶于碱和热硝酸。悬浮在某些有机介质中时，在光作用下，二氧化钛可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性。

与酸反应

二氧化钛在长时间煮沸的条件下，能完全溶于浓硫酸和氢氟酸，分别生成硫酸钛或硫酸氧钛及氟钛酸。其反应方程式如下：

水解法

四氯化钛经精制后，用电导水水解，经灼烧，得到高纯二氧化钛。

氯化法

钛铁矿经氯化后得到四氯化钛，经精制后，用空气氧化，经后处理得到二氧化钛。

分子结构

TiO₂共有十二种结晶形态，自然界中有三种结晶形态，即金红石型、锐钛矿型和板钛矿型。其中锐钛型结构是由TiO₆八面体共边组成，而金红石型和板钛型结构都是由TiO₆八面体共顶点且共边组成。金红石型、锐矿型和板钛型的基本结构单元见下图。

TiO₂的三种同分异构体中只有金红石型最稳定，也只有金红石型可通过热转换获得。锐钛型在常温下是稳定的，但在高温下要向金红石型转化，其转化强度与制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件有关。金红石型和锐钛型都属于四方晶系，但具有不同的晶格。金红石型的晶体细长，呈针形，通常是孪晶；而锐钛型一般近似规则的八面体。板钛型属斜方晶系，是不稳定的晶型，在650℃以上即转化成金红石型，因此在工业上没有实用价值。

安全事宜

安全标识

GHS分类

健康危害

二氧化钛属于低毒类物质。动物吸入二氧化钛粉尘，未能证明对肺组织有特殊毒性作用。长期吸入二氧化钛粉尘的工人，肺部无任何变化，也没有产生接触性皮炎、过敏反应和被皮肤吸收。世界卫生组织国际癌症研究机构把二氧化钛归类为2B类致癌物，其可能具有致癌性。

食品添加剂法规

中国：允许

美国：依照21CFR73.575一般公认安全，允许。

英国和欧洲：依照1994年6月30日欧盟议会委员会94/36号公告“关于色素在食品中的应用”允许使用。

加拿大：允许

澳大利亚：不允许