Qu’est-ce que le dioxyde titane ?
Le dioxyde de titane est un oxyde de titane insoluble obtenu par broyage fin de la titanite, un type de minéral oxydé.
Il est souvent utilisé comme pigment blanc en raison de sa très grande stabilité chimique et de son excellent pouvoir de blancheur et de coloration. Il existe trois types d’oxyde de titane, en fonction de l’indice d’oxydation.
Le dioxyde de titane est le plus stable et peut être utilisé dans un large éventail d’utilisations. Le dioxyde de titane est également connu sous le nom d’oxyde de titane ou de titane.
Utilisations du dioxyde de titane
Le dioxyde de titane est largement utilisé comme pigment blanc dans les peintures, les pigments, les glaçures, les encres d’imprimerie, les fibres composées et d’autres utilisations en raison de son excellente blancheur, de son pouvoir couvrant, de son pouvoir colorant et de sa stabilité chimique extrêmement élevée. D’autres substances industriellement persistantes sont décomposées grâce à l’action photocatalytique du dioxyde de titane.
Le dioxyde de titane est également utilisé dans les produits de protection solaire, les cosmétiques, les nettoyants pour le visage et les savons, les produits pour les ongles, etc., pour son utilisation en tant qu’agent colorant sûr et pour ses propriétés de protection contre les UV.
Propriétés du dioxyde de titane
L’oxyde de titane est soluble dans l’acide sulfurique concentré chaud, l’acide fluorhydrique et les sels alcalins fondus, mais insoluble dans les acides tels que l’acide nitrique. Il est également insoluble dans les alcalis, l’eau et les solvants organiques.
L’indice de réfraction du dioxyde de titane est plus élevé que celui du diamant. Il est photocatalytique et produit une forte force oxydante à sa surface lorsqu’il est exposé à la lumière.
Structure du dioxyde de titane
Le dioxyde de titane (IV) présente des structures cristallines anatase, rutile et brookite. Les types anatase et rutile sont tétragonaux, tandis que le type brookite est orthorhombique.
Lorsque le type anatase est chauffé à plus de 900 °C et le type brookite à plus de 650 °C, le type rutile se transforme en type rutile. La structure la plus stable est le type rutile. Par conséquent, une fois que la forme rutile a été transférée à la forme rutile, la structure est maintenue même lorsque la température est ramenée à un niveau bas.
Les structures cristallines utilisées dans l’industrie sont les types rutile et anatase. Elles diffèrent en termes d’indice de réfraction et d’autres propriétés et utilisations. Dans la nature, l’oxyde de titane (IV) est le principal constituant de la pierre rouge dorée, de la pyrite ac et de la titanite en plaques. La structure cristalline tétragonale de la crimsonite et de la pyrite est tétragonale, tandis que la structure cristalline orthorhombique de la titanite en plaques est orthorhombique.
Autres informations sur le dioxyde titane
1. Production de dioxyde de titane
Le minerai de rutile et le minerai d’ilménite (FeTiO3) sont utilisés comme matières premières. Les principales méthodes de production industrielle sont la méthode au chlore et la méthode à l’acide sulfurique.
La méthode au chlore est également connue sous le nom de méthode en phase gazeuse. Le minerai de rutile réagit d’abord avec du coke et du chlore pour produire du tétrachlorure de titane gazeux. Il est ensuite refroidi à l’état liquide et réagit avec de l’oxygène à haute température pour séparer le chlore gazeux, qui peut ensuite être utilisé pour produire du dioxyde de titane.
La méthode de l’acide sulfurique est également appelée méthode de la phase liquide. Le minerai d’ilménite est dissous dans de l’acide sulfurique concentré et les impuretés sont séparées sous forme de sulfate de fer pour former l’oxytitanate de titane. L’hydrolyse précipite l’oxyde de titane, qui peut être lavé, séché et calciné pour obtenir du dioxyde de titane.
2. Réduction du dioxyde de titane par l’hydrogène
Au-dessus de 600 °C, le dioxyde de titane (IV) est partiellement réduit par l’hydrogène gazeux pour produire un oxyde avec du titane bleu (III). Cependant, il redevient rapidement de l’oxyde de titane (IV) au contact de l’oxygène.
Lorsque les catalyseurs à base de métaux précieux supportés par le dioxyde de titane (IV) sont réduits à haute température, ils sont sujets au SMSI (anglais : Strong Metal Support Interaction), un phénomène dans lequel l’activité du catalyseur change de manière significative lorsque les nanoparticules de métal sur le support d’oxyde sont exposées au gaz de réaction. SMSI.
La réduction de l’hydrogène à des températures supérieures à 900 °C produit du TiOx (x = 1,85-1,94), de couleur bleu foncé et de composition indéterminée. Cette composition est stable lorsqu’elle est exposée à l’oxygène à température et pression ambiantes.