什么是二氧化鈦

二氧化鈦，是一種無機化合物，化學式為TiO2.用作顏料時，稱為鈦白、顏料白6(PW6)或CI77891。它是一種白色的不溶于水的固體，盡管礦物形式可能呈現黑色。作為一種顏料，它的應用范圍很廣，包括油漆、防曬霜和食用色素。當用作食用色素時，它的E編號為E171。2014年世界產量超過900萬噸。據估計，三分之二的顏料使用二氧化鈦，基于這種氧化物的顏料價值132億美元。

在所有三種主要的二氧化鈦中，鈦都呈現八面體幾何形狀，與六個氧化物陰離子鍵合。氧化物依次與三個Ti中心鍵合。金紅石的整體晶體結構是四方對稱的，而銳鈦礦和板鈦礦是正交的。氧亞結構都是密堆積的輕微扭曲：在金紅石中，氧化物陰離子排列成扭曲的六方密堆積，而在銳鈦礦中它們接近立方密堆積，而在板鈦礦中則為“雙六方密堆積”。金紅石結構廣泛用于其他金屬二氧化物和二氟化物，例如RuO2和ZnF2。

熔融二氧化鈦具有局部結構，其中每個Ti平均與約5個氧原子配位。這與Ti與6個氧原子配位的結晶形式不同。

銳鈦礦的結構。與金紅石和板鈦礦一起，是TiO2的三種主要多晶型物之一。

合成二氧化鈦主要由鈦鐵礦制成。金紅石和銳鈦礦，天然存在的TiO2也廣泛存在，例如金紅石作為海灘沙中的“重礦物”。Leucoxene是一種由鈦鐵礦自然蝕變形成的細粒銳鈦礦，是另一種礦石。星光藍寶石和紅寶石的星光來自金紅石針的定向內含物。

二氧化鈦在自然界中以礦物金紅石和銳鈦礦的形式存在。此外，兩種高壓形式是已知的礦物：一種單斜斜錳礦樣形式，稱為akaogiite，另一種具有斜方晶α-PbO2結構的輕微單斜畸變，稱為riesite。兩者都可以在巴伐利亞的里斯火山口找到。主要來源于鈦鐵礦，這是世界上分布最廣的含二氧化鈦礦石。金紅石是第二豐富的，礦石中含有約98%的二氧化鈦。當加熱到600–800°C(1,110–1,470°F)以上的溫度時，亞穩態銳鈦礦和板鈦礦相不可逆地轉變為平衡金紅石相。

最重要的應用領域是油漆和清漆以及紙張和塑料，它們約占世界二氧化鈦消費量的80%。其他顏料應用如印刷油墨、纖維、橡膠、化妝品和食品占另外8%。其余的用于其他應用，例如生產工業純鈦、玻璃和玻璃陶瓷、電陶瓷、金屬光澤、催化劑、電導體和化學中間體。

1916年首次大規模生產，二氧化鈦是最廣泛使用的白色顏料，因為它的亮度和非常高的折射率，只有少數其他材料能超越它（參見折射率列表）。二氧化鈦晶體尺寸理想地約為220nm（通過電子顯微鏡測量），以優化可見光的xxx反射。然而，在二氧化鈦中經常觀察到異常晶粒生長，特別是在其金紅石相中。異常晶粒生長的發生導致少量微晶偏離平均晶體尺寸并改變了TiO2的物理行為.成品顏料的光學特性對純度高度敏感。低至百萬分之幾(ppm)的某些金屬（Cr、V、Cu、Fe、Nb）會嚴重干擾晶格，以至于可以在質量控制中檢測到這種影響。全世界每年使用大約460萬噸顏料型TiO2，隨著使用量的不斷增加，預計這一數字還會增加。

TiO2也是一種有效的粉末狀遮光劑，用作顏料為油漆、涂料、塑料、紙張、油墨、食品、藥物（即藥丸和片劑）和大多數牙膏等產品提供白度和不透明度;2019年，它出現在法國市場上三分之二的牙膏中。在油漆中，它通常被隨意地稱為“明亮的白色”、“完美的白色”、“最白的白色”或其他類似術語。通過優化二氧化鈦顆粒的尺寸來改善不透明度。

某些等級的改性鈦基顏料用于閃亮的油漆、塑料、飾面和化妝品——這些是人造顏料，其顆粒具有兩層或多層各種氧化物——通常是二氧化鈦、氧化鐵或氧化鋁——以具有閃光,虹彩和/或珠光效果類似于碎云母或鳥嘌呤產品。除了這些影響之外，在某些配方中可能會發生有限的顏色變化，具體取決于成品的照射方式和角度以及顏料顆粒中氧化層的厚度；一種或多種顏色通過反射出現，而其他色調則由于透明二氧化鈦層的干擾而出現。在一些產品中，二氧化鈦層通過在800°C左右煅燒鈦鹽（硫酸鹽、氯酸鹽）與氧化鐵一起生長珠光顏料的一個例子是Iriodin，基于涂有云母的二氧化鈦或氧化鐵(III)。

這些二氧化鈦顆粒中的虹彩效果與通常通過采礦獲得的研磨二氧化鈦顏料獲得的不透明效果不同，在這種情況下，僅考慮顆粒的特定直徑并且該效果僅歸因于散射。

在化妝品和護膚品中，二氧化鈦用作顏料、防曬劑和增稠劑。作為防曬霜，使用了超細TiO2，??值得注意的是，它與超細氧化鋅結合使用，被認為是一種有效的防曬霜，可降低曬傷的發生率，并xxx限度地減少與長期過量相關的過早光老化、光致癌和免疫抑制日曬。有時，這些紫外線阻斷劑與防曬霜中的氧化鐵顏料結合使用，以增加對可見光的保護。

通常認為二氧化鈦和氧化鋅對珊瑚礁的危害低于含有氧苯酮、奧克立林和辛氧酸鹽等化學物質的防曬霜。

納米二氧化鈦存在于大多數物理防曬霜中，因為它具有很強的紫外線吸收能力，并且在紫外線下不易變色。這一優勢增強了其穩定性和保護皮膚免受紫外線傷害的能力。納米級（粒徑為20–40nm）二氧化鈦顆粒主要用于防曬乳液，因為它們比二氧化鈦顏料散射可見光要少得多，并且可以提供紫外線防護。為嬰兒或皮膚敏感的人設計的防曬霜通常基于二氧化鈦和/或氧化鋅，因為這些礦物紫外線阻斷劑被認為比其他吸收紫外線的化學物質對皮膚的刺激更小。Nano-TiO2可阻擋用于防曬霜和其他化妝品的UV-A和UV-B輻射。使用安全，比有機紫外線吸收劑更環保。

防曬霜中不同二氧化鈦納米材料的風險評估目前正在發展，因為納米級TiO2不同于眾所周知的微粉化形式。金紅石形式通常用于化妝品和防曬產品，因為它在正常條件下不具有任何觀察到的損傷皮膚的能力并且具有更高的紫外線吸收。2016年消費者安全科學委員會(SCCS)測試得出結論，使用納米二氧化鈦（95%-xxx金紅石，≤5%銳鈦礦）作為紫外線過濾劑可被認為不會造成任何不利影響的風險在人類健康皮膚上的應用后，除非應用方法會導致大量吸入風險（即粉末或噴霧劑型）。該安全意見適用于濃度高達25%的納米TiO2。

初步研究表明，納米TiO2顆粒可以穿透皮膚，引起人們對使用納米TiO2的擔憂。這些研究后來被駁斥，因為發現測試方法無法區分穿透的顆粒和簡單地被困在毛囊中的顆粒，而xxx病變或物理損傷可能是屏障保護不足的真正原因。

SCCS研究發現，當納米顆粒具有某些光穩定涂層（例如氧化鋁、二氧化硅、十六烷基磷酸酯、三乙氧基辛基硅烷、二氧化錳）時，光催化活性減弱，并且沒有觀察到明顯的皮膚滲透；本研究中的防曬霜用量為10mg/cm2，暴露時間為24小時。用氧化鋁、二氧化硅、鋯石或各種聚合物涂覆TiO2可以xxx限度地減少阿伏苯宗的降解并通過添加額外的光衍射機制來增強紫外線吸收。

二氧化鈦2廣泛用于塑料和其他應用中，作為白色顏料或遮光劑，以及其抗紫外線特性，其中粉末分散光線-與有機紫外線吸收劑不同-并減少紫外線損傷，主要是由于顆粒的高折射率。

它被用作紋身顏料和止血鉛筆。生產的二氧化鈦具有不同的粒徑，可在油和水中分散，并以某些等級用于化妝品行業。它也是牙膏中的常見成分。

土星五號火箭的外部涂有二氧化鈦；這后來讓天文學家確定J002E3是阿波羅12號的S-IVB階段，而不是小行星。