二氧化鈦

二氧化鈦（化學(xué)式：TiO?）白色固體或粉末狀兩性氧化物，分子量：79.83，白色無(wú)機(jī)顏料，無(wú)毒、最佳的不透明性、白度和亮度最好，被認(rèn)為是當(dāng)今世界上最好的白色顏料。二氧化鈦附著力強(qiáng)，不容易發(fā)生化學(xué)變化，永遠(yuǎn)是白色的。廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。它有很高的熔點(diǎn)，也用于制造耐火玻璃釉料和搪瓷、陶土、耐高溫實(shí)驗(yàn)用具等。

二氧化鈦

同時(shí)，二氧化鈦具有良好的紫外線屏蔽效果，常被混入紡織纖維中作為防曬劑超細(xì)二氧化鈦粉末還被添加到防曬霜中，制成防曬化妝品。

二氧化鈦可以通過(guò)酸分解從金紅石中提取，或者從四氯化鈦分解中獲得。二氧化鈦性質(zhì)穩(wěn)定，廣泛用作油漆中的白色顏料它具有良好的隱藏能力，類似于鉛白，但不同于鉛白，它會(huì)變成黑色；像鋅白一樣持久。二氧化鈦也用作琺瑯的消光劑，可以產(chǎn)生非常明亮的、堅(jiān)硬耐酸搪瓷釉面。

二氧化鈦通常被分類為銳鈦礦型（銳鈦礦，縮寫為a型）和金紅石型（金紅石，簡(jiǎn)稱R型）

2017年10月27日，初步整理了世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物名單，供參考，二氧化鈦在2B類致癌物名單中。

相對(duì)密度：在常用的白色顏料中，二氧化鈦的相對(duì)密度最小，在同質(zhì)量的白色顏料中，二氧化鈦的表面積最大，顏料體積最高。

介電常數(shù)：二氧化鈦由于其高介電常數(shù)而具有優(yōu)異的電性能。在確定二氧化鈦的某些物理性質(zhì)時(shí)，要考慮二氧化鈦晶體的結(jié)晶方向。例如，金紅石的介電常數(shù)隨著晶體的方向而變化平行于C軸時(shí)，測(cè)得的介電常數(shù)為180，與此軸成直角時(shí)為90，其粉末平均值為114。銳鈦礦型二氧化鈦的介電常數(shù)相對(duì)較低，只有48。

電導(dǎo)率：二氧化鈦具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，電導(dǎo)率隨著溫度的升高而迅速增加，對(duì)缺氧也非常敏感。例如，金紅石型二氧化鈦在20℃時(shí)仍是電絕緣體，但加熱到420℃時(shí)，其電導(dǎo)率增加了107倍。氧含量的輕微減少將對(duì)其導(dǎo)電性產(chǎn)生特殊影響根據(jù)二氧化鈦的化學(xué)組成，（TiO2）電導(dǎo)率10s/六英尺七英寸.9995的電導(dǎo)率高達(dá)10s/cm。金紅石型二氧化鈦的介電常數(shù)和半導(dǎo)體特性對(duì)電子工業(yè)非常重要，電子工業(yè)利用上述特性生產(chǎn)陶瓷電容器等電子元件。

硬度：根據(jù)莫氏硬度標(biāo)度10，金紅石型鈦白粉為6~6.5，銳鈦礦型二氧化鈦為5.5~6.0，所以為了避免在化纖消光時(shí)磨損噴絲孔，采用銳鈦礦型。

熔點(diǎn)和沸點(diǎn)：因?yàn)殇J鈦礦和銳鈦礦二氧化鈦在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)化為金紅石，所以銳鈦礦二氧化鈦和銳鈦礦二氧化鈦的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)實(shí)際上是不存在的。只有金紅石型鈦白粉有熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，金紅石型鈦白粉的熔點(diǎn)為1850℃、空氣中的熔點(diǎn)（1830±15）℃、富氧中的熔點(diǎn)為1879℃，與二氧化鈦的純度有關(guān)。金紅石型二氧化鈦的沸點(diǎn)為（3200 300）k，二氧化鈦在這種高溫下有輕微的揮發(fā)性。

吸濕性：

二氧化鈦雖然親水，但吸濕性不是很強(qiáng)，金紅石型比銳鈦礦型小。

二氧化鈦的吸濕性與其表面積的大小有關(guān)，表面積大，吸濕性高。

二氧化鈦的吸濕性還與表面處理和性質(zhì)有關(guān)。

熱穩(wěn)定性：

二氧化鈦是一種熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)，一般用量為0.01%～0.12%

物理結(jié)構(gòu)：金紅石型、銳鈦礦型；結(jié)晶系、四方晶系。

晶格常數(shù)：A軸0.458，c軸0.795，A軸0.378，c軸0.949

a軸：7.19X10 2.88~10

c軸：9.94X10 6.44~10

并與熔融碳酸鋇生成偏鈦酸鋇（加入氯化鋇或碳酸鈉作為助溶劑）

TiO2 BaCO3=BaTiO3 CO2↑

不溶于水或稀硫酸，但溶于熱濃硫酸或熔融硫酸氫鉀：

二氧化鈦硫酸=硫酸鈦H2O

將二氧化鈦溶解在熱濃硫酸中得到的溶液雖然呈酸性，但加熱煮沸可以水解得到酸不溶性溶液、堿性水合二氧化鈦（β型鈦酸）如果向新制備的鈦的鹽酸溶液中加入堿，可以獲得新鮮的水合二氧化鈦（α型鈦酸）其反應(yīng)活性高于β型鈦酸，能溶于稀酸和濃堿。在溶解于濃氫氧化鈉溶液后，化學(xué)式Na2TiO3可從溶液中分離出來(lái)·H2O水合鈦酸鹽。

將二氧化鈦和碳粉壓制成球團(tuán)，焦化并加熱至1070℃-在1170K時(shí)，可以制備氣態(tài)四氯化鈦。

TiO 2 2cl 2 c=TiCl 4↑2CO↑

這個(gè)反應(yīng)對(duì)提取鈦非常重要，鎂或鈉可以簡(jiǎn)單地還原四氯化鈦。

二氧化鈦和氯化鈷（光氣）SOCl2（二氯亞砜）CHCl3（三氯甲烷）CCl4（四氯化碳）異氯化試劑的反應(yīng)也可用于制備四氯化鈦：

TiO2 CCl4=TiCl4↑ 2CO2↑（反應(yīng)在770K時(shí)完成）

1、表面超親水性

認(rèn)為TiO2 2表面的超親水性是由其表面結(jié)構(gòu)在光照下的變化引起的。在紫外光照射下，TiO 2的價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，電子和空穴遷移到TiO 2表面，在表面產(chǎn)生電子空穴對(duì)電子與Ti反應(yīng)，空穴與表面橋氧離子反應(yīng)，分別形成正三價(jià)鈦離子和氧空位。此時(shí)，空氣中的水解被吸附在氧空位中，成為化學(xué)吸附水（表面羥基）化學(xué)吸附水可以進(jìn)一步吸附空氣中的水分，形成物理吸附層。

2、表面羥基

與其他半金屬半導(dǎo)體材料的金屬氧化物相比，TiO2 2中的Ti-O鍵極性大，表面吸附的水因極化而解離，容易形成羥基。這種表面羥基可以改善TiO2 2作為吸附劑和各種單體的性能，為表面改性提供了方便。

3、表面酸堿性

在改性過(guò)程中，Al經(jīng)常被添加到TiO2 2中、Si、ZnAl或Si等氧化物單獨(dú)存在時(shí)沒(méi)有明顯的酸堿性，但與TiO2 2結(jié)合時(shí)呈強(qiáng)酸性和堿性，因此可以制備固體超強(qiáng)酸。

4、表面電性

液態(tài)二氧化鈦顆粒（尤其是極性的）由于介質(zhì)中存在表面電荷，相反的電荷會(huì)被吸附形成擴(kuò)散雙電層，增加了顆粒的有效直徑當(dāng)粒子相互靠近時(shí)，由于各向同性的電荷而相互排斥，有利于分散體系的穩(wěn)定。例如，用al2o 3包覆的TiO 2表面帶正電荷，而用SiO 2處理的TiO 2表面帶負(fù)電荷。

氣相氧化法

使用923K的干燥氧氣-1023K時(shí)的氣相氧化：

TiCl4 O2=TiO2 2Cl2

硫酸法

首先，使用磨細(xì)的鈦鐵礦和硫酸（濃度≥80%，溫度343K-353K）在持續(xù)通入空氣和攪拌的條件下反應(yīng)，制備可溶性硫酸鹽：

胎兒3h2so 4=二氧化鈦糞便4h2o

因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)是放熱的，反應(yīng)激烈的時(shí)候溫度可以達(dá)到473K。

制備二氧化鈦時(shí)，關(guān)鍵步驟是水解鈦液：

硫酸亞鐵2H2O=二氧化鈦·H2O↓硫酸

鈦液的濃度、酸度‘溫度會(huì)影響水解反應(yīng)濃度越小，酸度越小，溫度越高，越容易發(fā)生反應(yīng)。為了提高溫度，反應(yīng)往往在壓力下進(jìn)行，這樣也可以使析出的顆粒更加致密，使產(chǎn)品具有更好的物理性能。

二氧化鈦制備中鈦含量的測(cè)定

測(cè)量時(shí)，首先將鋁片放入鈦液中，放入鈦（IV）還原成Ti，Ti的還原能力比Sn強(qiáng)，能還原Fe。因此，使用KSCN作為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液滴定鈦的含量。滴定時(shí)，鐵離子稍過(guò)量就會(huì)產(chǎn)生血紅色[FeSCN]此時(shí)，達(dá)到滴定終點(diǎn)。

根據(jù)波長(zhǎng)的不同，紫外線分為190 ~ 280 nm的短波區(qū)域、中波區(qū)280 ~ 320納米、長(zhǎng)波區(qū)域320 ~ 400納米。短波區(qū)域的紫外線能量最高，但穿過(guò)臭氧層時(shí)被阻擋所以對(duì)人體造成傷害的一般是中波區(qū)和長(zhǎng)波區(qū)的紫外線。

二氧化鈦抗紫外線能力強(qiáng)是因?yàn)樗母哒凵浜透吖饣钚浴Ｆ淇棺贤饩€能力和機(jī)理與其粒徑有關(guān)：當(dāng)顆粒尺寸較大時(shí)，紫外線被反射阻擋、散射占優(yōu)勢(shì)，對(duì)中波和長(zhǎng)波區(qū)域的紫外線都有效。防曬的機(jī)理是簡(jiǎn)單的遮蓋，屬于一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光可以透過(guò)二氧化鈦的顆粒表面，反射長(zhǎng)波區(qū)域的紫外線、散射不明顯，但對(duì)中波區(qū)紫外線的吸收明顯增強(qiáng)。它的防曬機(jī)理是吸收紫外線，主要吸收中波區(qū)的紫外線。可見(jiàn)二氧化鈦對(duì)不同波長(zhǎng)紫外線的防曬機(jī)理是不同的長(zhǎng)波區(qū)紫外線的主要屏障是散射，中波區(qū)紫外線的主要屏障是吸收。

由于納米二氧化鈦的小粒徑和高活性，它不僅可以反射、散射紫外線，同時(shí)也吸收紫外線，對(duì)紫外線有更強(qiáng)的阻擋能力。

二氧化鈦的紫外線吸收機(jī)理可能是：納米二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)由空軌道形成的價(jià)電子帶和導(dǎo)帶組成，在紫外光照射下比其禁帶寬度更寬（約為3.2eV）高能量的光被吸收，激發(fā)價(jià)帶電子到導(dǎo)帶結(jié)果價(jià)帶缺少電子，出現(xiàn)空穴，形成電子空穴對(duì)，容易移動(dòng)，活性強(qiáng)。一方面，這種電子空穴對(duì)可以在各種氧化還原反應(yīng)發(fā)生時(shí)相互復(fù)合，以熱或熒光的形式釋放能量，另一方面，它們可以離解成自由遷移到晶格表面或晶格中其他反應(yīng)位點(diǎn)的自由空穴和自由電子，并立即被表面基團(tuán)捕獲。正常情況下，二氧化鈦會(huì)被地表水活化生成羥基捕捉自由空穴，形成羥基自由基，自由電子很快與吸收的氧氣結(jié)合生成超氧自由基，從而殺死周圍的細(xì)菌和病毒?？梢?jiàn)光紫外線照射、表面水活化度和吸氧速率是二氧化鈦光活性的三個(gè)基本條件。正是因?yàn)榧{米二氧化鈦吸收紫外線后會(huì)產(chǎn)生自由基，加速皮膚老化，對(duì)皮膚造成傷害。因此，在使用納米TiO 2作為防曬劑時(shí)，應(yīng)從削弱或消除三個(gè)基本條件入手，削弱或完全消除其光活性，從而降低其危害。

工業(yè)應(yīng)用

二氧化鈦是一種重要的白色顏料和瓷釉。用于油漆、油墨、塑料、橡膠、造紙、化纖、水彩顏料等行業(yè)。

二氧化鈦是世界上最白的東西一克二氧化鈦可以覆蓋超過(guò)450平方厘米的面積

得雪白。比常用的白色顏料要好—立德粉白五倍，所以是白漆的最佳顏料。世界上二氧化鈦用作顏料的量從一年多到幾十萬(wàn)噸不等。可以在紙中加入二氧化鈦，讓紙變得白色不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍所以鈔票紙和銅版紙都要加二氧化鈦。

為了減輕塑料的顏色，軟化人造絲的光澤，有時(shí)會(huì)加入二氧化鈦。

在橡膠工業(yè)中，二氧化鈦也用作白色橡膠的填料。

半導(dǎo)體二氧化鈦的光化學(xué)特性使其在許多領(lǐng)域都很有用，比如空氣、水和流體的凈化。摻雜碳或其他雜原子的光催化劑也可用于密封空間或有散射光源的區(qū)域。用于建筑、人行石板、在混凝土墻或屋頂瓦的涂層中，它們會(huì)明顯增加對(duì)空氣的污染，如氮氧化物、芳香烴和醛的分解。

此外，它還被廣泛用于生產(chǎn)防曬霜，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害。

超細(xì)二氧化鈦具有優(yōu)異的紫外線屏蔽性和透明性。廣泛用于化妝品、木器保護(hù)、食品包裝塑料、耐久性家用薄膜、人造纖維和天然纖維、透明涂料中。由于其在金屬閃光漆中特殊的光學(xué)效果，在高級(jí)車漆中得到了重視和應(yīng)用。

食品應(yīng)用

美國(guó)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局規(guī)定二氧化鈦可以作為所有食品白色顏料，最大用量為1g/kg Sec秒秒.( 73)575二氧化鈦。色素添加劑二氧化鈦可安全地用于一般有色食品中，但須遵守以下規(guī)定：

1）二氧化鈦的量不超過(guò)食物重量的1%

2）根據(jù)該法第401條公布的特殊標(biāo)準(zhǔn)，除非有類似的標(biāo)準(zhǔn)允許添加色素，否則不得使用有色食品。

3）對(duì)于有色食品，食用色素添加劑二氧化鈦可以含有適當(dāng)?shù)南♂寗┳鳛榘踩纳靥砑觿?，如下：二氧化硅，作為分散助劑，含量不超過(guò)2%

產(chǎn)品適應(yīng)：涼果類、果凍、油炸食品、可可制品、巧克力、巧克力制品、硬制糖果、拋光糖果、膠基糖果、膨化食品、糖果巧克力產(chǎn)品的涂層、蛋黃醬、沙拉醬、果醬、固體飲料、魔芋凝膠食品等。

凈化空氣

二氧化鈦?zhàn)鳛檩p型涂料的催化劑，不僅是一種環(huán)境安全的清潔劑，而且還起到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境資源的作用。

早期的日本和英國(guó)科學(xué)家將二氧化鈦涂在城市道路的鋪路石上，以清潔道路上的空氣。二氧化鈦可以和瀝青混合，減少空氣中的污染物。當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)時(shí)，含有二氧化鈦的混凝土或?yàn)r青可以凈化空氣，消除25的汽車尾氣排放%到45%的氮氧化物。當(dāng)二氧化鈦涂在混凝土表面時(shí)，凈化空氣的效果也很顯著。

2012年5月，英國(guó)科學(xué)家提出了一個(gè)大膽的想法他們以為可以將足夠的二氧化鈦噴入平流層反射太陽(yáng)光，從而達(dá)到給地球降溫的目的，可以有效抵消全球變暖帶來(lái)的各種不利氣候因素。

由于二氧化鈦能有效反射陽(yáng)光直射，且性質(zhì)穩(wěn)定，覆蓋能力好，如果噴灑在平流層，能長(zhǎng)期發(fā)揮作用。英國(guó)科學(xué)家提出，這種化學(xué)物質(zhì)可以通過(guò)高空氣球帶入平流層，然后釋放二氧化鈦一旦均勻分布在地球的平流層，就能有效反射太陽(yáng)光，從而使地球降溫。

英國(guó)咨詢公司戴維森科技的總裁、化學(xué)工程師彼得·戴維森是這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人他說(shuō)，只需要將300萬(wàn)噸二氧化鈦輸送到地球的平流層，就可以在地球的平流層形成一個(gè)1毫米厚的保護(hù)層，但它所能發(fā)揮的作用是巨大的-足以抵消目前大氣中二氧化碳含量?jī)杀端斐傻臏厥倚?yīng)。

防曬化妝品

由于紫外線對(duì)人體傷害很大，發(fā)達(dá)國(guó)家近年來(lái)更加重視防曬產(chǎn)品的研究、發(fā)展，推出了多種抗紫外線纖維、塑料、薄膜、油漆和防曬霜、粉底、口紅、摩絲、烘焙油膏等防曬化妝品。中國(guó)近年來(lái)也加大了防曬化妝品的研發(fā)和生產(chǎn)。

但是，過(guò)去大部分防曬劑都是二苯甲酮、鄰氨基苯甲酮類、水楊酸酯類、對(duì)氨基苯甲酸類、有機(jī)化合物，如肉桂酸酯，是不穩(wěn)定的、壽命短，副作用大，有一定的毒性和刺激性如果過(guò)量添加，會(huì)引起化學(xué)過(guò)敏，甚至導(dǎo)致皮膚癌。納米二氧化鈦是一種無(wú)機(jī)成分，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性不遷移和強(qiáng)消色差能力、遮蓋力腐蝕性低分散性好無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)刺激性，使用安全，還具有殺菌除臭的功能。更重要的是，如上所述，納米二氧化鈦可以吸收紫外線并將其發(fā)射出去、它散射紫外線，所以抗紫外線能力強(qiáng)與同劑量的有機(jī)抗紫外劑相比，其在紫外區(qū)的吸收峰更高；而且納米TiO 2在中波和長(zhǎng)波區(qū)域都能阻擋紫外線，不像有機(jī)抗紫外線劑只能阻擋中波或長(zhǎng)波區(qū)域的紫外線。特別是由于其顆粒細(xì)小，成品透明度高，能透過(guò)可見(jiàn)光，加入化妝品中皮膚潔白自然，克服了某些有機(jī)物或顏料級(jí)二氧化鈦不透明，使皮膚顯得不自然蒼白的缺陷。正因?yàn)槿绱耍{米TiO 2受到了廣泛的關(guān)注，并逐漸取代了一些有機(jī)抗紫外線劑，成為防曬化妝品中性能優(yōu)越的物理屏蔽抗紫外線劑。

如今，發(fā)達(dá)國(guó)家的防曬化妝品市場(chǎng)已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的生命力。1999-在2000年，美國(guó)的年銷售量已經(jīng)達(dá)到了7.37、7.65億美元，英國(guó)達(dá)到2.45、2.7億美元，而近年來(lái)分別為20%10%以上的速度增長(zhǎng)，其中納米二氧化鈦的數(shù)量也逐年大幅增加。

從防曬化妝品的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，一是無(wú)機(jī)防曬取代有機(jī)防曬，二是仿生防曬。后者價(jià)格昂貴，現(xiàn)在很難普及前者由于價(jià)格適中，防曬性能優(yōu)越，被普遍看好。

金紅石型在高能（較短波長(zhǎng)）輻射吸收能量大于銳鈦礦型二氧化鈦，換句話說(shuō)，對(duì)于金紅石型二氧化鈦來(lái)說(shuō)，在紫外具有很強(qiáng)的殺傷力-波長(zhǎng)段內(nèi)（350-400nm）其對(duì)紫外線的反射率遠(yuǎn)低于銳鈦礦型二氧化鈦在這種情況下，對(duì)周圍的成膜物質(zhì)是有害的、樹脂和其他物體共享的紫外線要少得多，所以這些有機(jī)物的使用壽命較長(zhǎng)也就是說(shuō)為什么金紅石型鈦白粉的耐候性比銳鈦礦型鈦白粉好。

危險(xiǎn)運(yùn)輸編碼：UN 1307 3/PG 3

危險(xiǎn)品標(biāo)志：有害

安全標(biāo)識(shí)：S2S25S26S36S36/S37

危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)：R10R20R22R38R20/21R20/21/22R36/37/38R36/38

風(fēng)險(xiǎn)術(shù)語(yǔ)

R20/21/22 吸入, 接觸, 皮膚, 吞咽.

吸入、對(duì)皮膚接觸和吞咽有害。

R36/37/38 刺激 眼睛, 呼吸器 系統(tǒng)和 皮膚.

刺激眼睛、呼吸系統(tǒng)和皮膚。

用 眼睛接觸 箱 箱 箱 箱 箱 箱 箱 箱.

意外接觸眼睛后，請(qǐng)立即用大量水沖洗并就醫(yī)的建議。

穿上合適的防護(hù)服.

穿上合適的防護(hù)服。

1、疏水參數(shù)計(jì)算的參考值（XlogP）無(wú)

2、氫鍵供體數(shù)量：

3、氫鍵受體數(shù)量：2

4、可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵的數(shù)量：

5、互變異構(gòu)體數(shù)量：無(wú)

6、拓?fù)浞肿拥臉O表面積：34.1

7、重原子數(shù)量：3

8、表面電荷：

9、復(fù)雜度：18.3

10、同位素原子數(shù)量：

11、確定原子立體中心的數(shù)量：

12、不確定數(shù)量的原子立體中心：

13、確定化學(xué)鍵立體中心的數(shù)量：

14、不確定數(shù)量的化學(xué)鍵立體中心：

15、共價(jià)鍵單元數(shù)量：1