Was ist Titanoxid?
Titanoxid ist ein unlösliches Titanoxid, das durch feines Mahlen von Titanit, einer Art Oxidmineral, gewonnen wird.
Es wird häufig als Weißpigment verwendet, da es eine extrem hohe chemische Stabilität aufweist und einen ausgezeichneten Weißgrad und eine hohe Farbkraft besitzt. Es gibt drei Arten von Titanoxid, je nach Oxidationszahl.
Von diesen ist Titandioxid das stabilste und kann in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden. Titandioxid ist auch als Titanoxid oder Titandioxid bekannt.
Anwendungen von Titanoxid
Titanoxid wird aufgrund seines hervorragenden Weißgrades, Deckvermögens, Färbevermögens und seiner extrem hohen chemischen Stabilität als Weißpigment in Farben, Pigmenten, Glasuren, Druckfarben, Verbundfasern und anderen Anwendungen eingesetzt. Andere industriell schwer abbaubare Stoffe werden durch die photokatalytische Wirkung von Titanoxid zersetzt.
Titanoxid wird auch in Sonnenschutzmitteln, Kosmetika, Gesichtsreinigern und -seifen, Nagelprodukten usw. als sicherer Farbstoff und wegen seiner UV-Schutzeigenschaften verwendet.
Eigenschaften von Titanoxid
Titanoxid ist löslich in heißer konzentrierter Schwefelsäure, Flusssäure und geschmolzenen Alkalisalzen, aber unlöslich in Säuren wie Salpetersäure. Es ist auch unlöslich in Alkalien, Wasser und organischen Lösungsmitteln.
Der Brechungsindex von Titanoxid ist höher als der von Diamant. Es ist photokatalytisch und erzeugt bei Lichteinwirkung eine starke Oxidationskraft an seiner Oberfläche.
Struktur von Titanoxid
Titanoxid (IV) weist die Kristallstrukturen Anatas, Rutil und Brookit auf. Die Anatas- und Rutiltypen sind tetragonal, während der Brookittyp orthorhombisch ist.
Wenn der Anatas-Typ auf über 900 °C und der Brookit-Typ auf über 650 °C erhitzt wird, wandelt sich der Rutil-Typ in den Rutil-Typ um. Die stabilste Struktur ist die rutile Form. Wenn die Rutilform einmal in die Rutilform übergegangen ist, bleibt die Struktur daher auch dann erhalten, wenn die Temperatur wieder auf einen niedrigen Wert gesenkt wird.
Die in der Industrie verwendeten Kristallstrukturen sind der Rutil- und der Anatas-Typ. Sie unterscheiden sich in Bezug auf den Brechungsindex und andere Eigenschaften und Anwendungen. In der Natur kommt Titanoxid (IV) als Hauptbestandteil von Goldrotstein, Pyrit und Plattentitanit vor. Die tetragonale Kristallstruktur von Purpurstein und Pyrit ist tetragonal, während die orthorhombische Kristallstruktur von Plattentitanit orthorhombisch ist.
Weitere Informationen über Titanoxid
1. Herstellung von Titanoxid
Als Rohstoffe werden Rutilerz und Ilmeniterz (FeTiO3) verwendet. Die wichtigsten Verfahren für die industrielle Herstellung sind die Chlormethode und die Schwefelsäuremethode.
Die Chlormethode wird auch als Gasphasenmethode bezeichnet. Zunächst wird Rutilerz mit Koks und Chlor umgesetzt, um gasförmiges Titantetrachlorid zu erzeugen. Anschließend wird es in einen flüssigen Zustand abgekühlt und bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff umgesetzt, um das Chlorgas abzutrennen, das dann zur Herstellung von Titanoxid verwendet werden kann.
Die Schwefelsäuremethode wird auch als Flüssigphasenmethode bezeichnet. Ilmeniterz wird in konzentrierter Schwefelsäure aufgelöst, und die Verunreinigungen werden als Eisensulfat abgetrennt, um Titanoxytitanat zu bilden. Durch Hydrolyse wird Titanoxid ausgefällt, das gewaschen, getrocknet und kalziniert werden kann, um Titanoxid zu erhalten.
2. Reduktion von Titanoxid durch Wasserstoff
Oberhalb von 600 °C wird Titandioxid (IV) teilweise durch Wasserstoffgas reduziert, wobei ein Oxid mit blauem Titan (III) entsteht. Bei Kontakt mit Sauerstoff kehrt es jedoch schnell zu Titanoxid (IV) zurück.
Wenn Edelmetallkatalysatoren auf Titandioxid (IV) bei hohen Temperaturen reduziert werden, neigen sie zu SMSI (englisch: Strong Metal Support Interaction), einem Phänomen, bei dem sich die Aktivität des Katalysators erheblich ändert, wenn die Metallnanopartikel auf dem Oxidträger dem Reaktionsgas ausgesetzt werden.
Bei der Wasserstoffreduktion bei Temperaturen über 900 °C entsteht TiOx (x = 1,85-1,94), das dunkelblau und von unbestimmter Zusammensetzung ist. Diese Zusammensetzung ist stabil, wenn es bei Umgebungstemperatur und -druck Sauerstoff ausgesetzt wird.