鈦酸鐵是一種重要的無機化合物,化學式為FeTiO3,是鐵和鈦的氧化物混合物。這種物質在自然界中以礦物形式存在,被稱為鈦鐵礦,是提取金屬鈦的重要原料。需要重點關注的是其晶體結構屬于三方晶系,具有典型的鈣鈦礦型結構(空間群R3c),這種特殊結構賦予它獨特的物理化學性質。
從物理特性來看,鈦酸鐵呈現黑色或棕黑色粉末狀,莫氏硬度約為5-6,相對密度4.7-4.8g/cm3。特別是它的熔點高達1370℃,這使其在高溫環境下仍能保持穩定。在電學性質方面,鈦酸鐵表現出半導體特性(帶隙約2.6eV),同時具有弱鐵磁性(居里溫度約55K),這些特性使其在電子材料領域具有潛在應用價值。
工業上主要通過兩種方法制備鈦酸鐵:固相反應法(將氧化鐵和二氧化鈦在1200-1400℃下煅燒)和濕化學法(如溶膠-凝膠法)。需要特別注意的是,制備過程中的溫度控制和原料配比對最終產物的純度和性能有決定性影響。目前鈦酸鐵的主要應用集中在鈦白粉生產、催化劑載體及陶瓷材料等領域,在新能源電池方面的應用研究也取得重要進展。
從環保角度看,鈦酸鐵本身無毒且化學性質穩定,但在工業生產過程中需要注意粉塵防護。隨著技術的發展,這種材料的應用領域正在不斷拓展,特別是在光電催化(光解水制氫效率達2.8μmol/h)和鋰離子電池負極材料(比容量約170mAh/g)等方面展現出良好的發展前景。