Cấu tạo và tính chất vật lí tio2

NHÓM 25- LO4
1.cấu tạo và tính chất vật lý
Ở điều kiện thường TiO2 là chất rắn màu trắng trở nên vàng khi đun nóng. TiO2
cứng, khó nóng chảy và bền nhiệt.Công thức phân tử: TiO2 , Khối lượng phân tử
(M): 79,88 , Nhiệt độ nóng chảy . TiO2 xuất hiện trong tự nhiên không bao giờ ở
dạng nguyên chất, nó tồn tại chủ yếu trong hợp kim (với Fe), trong khoáng chất và
trong các quặng đồng.
Titandioxide TiO2 là một loại vật liệu rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của
chúng ta. Tinh thể Titandioxide- TiO2 có nhiều dạng thù hình trong đó có 2 dạng
thù hình chính là:

Cấu trúc của dạng tinh thể anatase và rutile thuộc hệ tinh thể tetragonal Cả 2 dạng
tinh thể trên đều được tạo nên từ các đa diện phối trí TiO6 cấu trúc theo kiểu bát
diện (hình vẽ), các đa diện phối trí này sắp xếp khác nhau trong không gian..Trong
tự nhiên dạng tinh thể Anatase và Rutile thường phổ biến hơn các dạng khác.
Đa diện phối trí của TiO2:

.


Dạng rutile là phổ biến nhất trong 2 dạng thù hình trên của TiO2 , dạng anatase rất
hiếm gặp trong tự nhiên. Tinh thể anatase thường có màu nâu sẫm, đôi khi có thể
có màu vàng hoặc xanh, có độ sáng bóng như tinh thể kim loại, tuy nhiên lại rất dễ
bị rỗ bề mặt, các vết xước có màu trắng. TiO2 không tồn tại riêng biệt, anatase
được tìm thấy trong các khoáng cùng với rutile, brookite, quarzt, feldspars, apatite,
hematite, chlorite, micas, calcite...
Tuy nhiên trong cả 2 dạng thù hình trên của TiO2 thì chỉ có dạng Anatase thể hiện
tính hoạt động nhất dưới sự có mặt của ánh sáng mặt trời. Đó là do sự khác biệt về
cấu trúc vùng năng lượng của Anatase so với Rutile, dẫn đến một số tính chất đặc
biệt của Anatase.
2.Tính chất hóa học

TiO2 trơ về mặt hóa học, có tính chất lưỡng tính, không tác dụng với nước, dung
dịch axit loãng (trừ HF) và kiềm chỉ tác dụng chậm với axit khi đun nóng lâu và
tác dụng với kiềm nóng chảy. Bị H2SO4 đặc nóng, HCl, kiềm đặc nóng phân hủy.
3. Điều chế
Thông thường, để điều chế TiO2 thường sử dụng sulfuric acid hay hydrochloric
acid với nồng độ cao (>90%) phản ứng với quặng ilmenite (FeO.TiO2) ở giai đoạn
đầu tiên. Cơ chế quá trình được diễn tả theo các phản ứng sau:
FeTiO3 + 2H2SO4 → TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O (1)
FeTiO3 + 6HCl → TiCl4 + FeCl2 + 3H2O (2)
Tuy nhiên, tìm kiếm phương pháp hiệu quả để tinh luyện và ít ô nhiễm môi
trường là một trong những nhiệm vụ cần đặt ra. Gần đây để thay thế phương pháp
acid và tạo ra tinh thể TiO2 kích thước cỡ nano, phương pháp kiềm được nhiều tác
giả quan tâm nghiên cứu. Quá trình phân hủy ilmenite bằng kiềm có thể thực hiện
ở áp suất thường nhằm tạo ra các tinh thể TiO2 nano ở dạng hình cầu.
4.Ứng dụng
Titanium oxite (TiO2) được áp dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, sơn, nhựa, cao
su, đồ gốm, dệt và mỹ phẩm..Đặc biệt hiện nay có sự quan tâm đáng kể trong
nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng TiO2 với kích thước cỡ nano trong lĩnh vực xúc
tác quang hoá. TiO2 dạng bột với kích thước cỡ nano là là chất xúc tác quang hóa
hiệu quả sử dụng trong quá trình xử lý nguồn nước thải bị ô nhiễm bởi các chất
hữu cơ.Nhiều nghiên cứu đã xác nhận rằng TiO2 với kích thước 10 nm sẽ có hiệu


ứng quang hóa cao và những ứng dụng của nó như việc phủ lên các vật liệu xốp cỡ
meso cũng như các lĩnh vực được quan tâm nghiên cứu và áp dụng.