二氧化钛的制备方法主要分为气相法、液相法和固相法三大类，不同方法的工艺原理、产物特性（如晶型、粒径、纯度）差异显著，可根据目标应用场景（如颜料、光催化、电子材料）选择适配方案。
气相法通过气体原料的化学反应或物理沉积生成 TiO₂，适合制备高纯度、窄粒径分布的纳米颗粒或薄膜，核心优势是产物分散性好、杂质含量低（<0.1%）。
核心原理：以 TiCl₄、Ti (OC₄H₉)₄（钛酸丁酯）等为前驱体，与 O₂、H₂O 在高温（500-1000℃）下反应，生成 TiO₂气相颗粒，再经冷却沉积得到产物。
关键参数：反应温度决定晶型 ——500-700℃易生成锐钛矿，800℃以上倾向于金红石；气体流速控制粒径（通常 10-50 nm）。
产物特点：纯度高（>99.9%）、结晶度好，适合制备电子级 TiO₂（如陶瓷电容器）或光催化用纳米薄膜。
工业案例：日本住友化学用 CVD 法生产金红石型 TiO₂，用于光学涂层。
核心原理：将 Ti 前驱体（如钛酸异丙酯）与溶剂混合后雾化，在火焰中（1000-1500℃）快速燃烧分解，瞬间生成 TiO₂纳米颗粒。
关键参数：火焰温度和前驱体浓度调控晶型 —— 低温（<1200℃）产锐钛矿，高温（>1300℃）产金红石；可通过添加掺杂剂（如 N、Fe）实现改性。
产物特点：粒径小（5-20 nm）、比表面积大（50-150 m²/g），适合光催化和电池材料。
应用场景：德国 Nanophos 公司用 FSP 法生产锐钛矿型 TiO₂，用于空气净化器滤网。
液相法以液体为反应介质，通过水解、沉淀等过程制备 TiO₂，工艺温和（常温至 200℃）、设备简单，是工业和实验室的方法，尤其适合制备锐钛矿型。
核心原理：以钛醇盐（如钛酸丁酯）为前驱体，在乙醇等溶剂中水解生成溶胶，再经缩聚形成凝胶，干燥后煅烧（300-600℃）得到 TiO₂。
关键参数：煅烧温度控制晶型 ——300-500℃生成纯锐钛矿，600℃以上开始向金红石转变；pH 值调节粒径（pH=2-4 时粒径最均匀）。
产物特点：粒径可控（10-100 nm）、分散性好，可制备薄膜或粉末，适合实验室研发和小规模生产。
典型应用：高校实验室常用该法制备光催化用锐钛矿纳米颗粒。
核心原理：将 Ti 源（如 TiCl₄、TiOSO₄）与矿化剂（如 NaOH、HCl）混合，在高压反应釜中（100-200℃）加热，通过水热反应直接生成结晶态 TiO₂。
关键参数：温度和 pH 值决定晶型 ——100-180℃、pH=1-3 时生成锐钛矿；180-200℃、pH>7 时可能生成金红石或板钛矿；反应时间（6-24 h）影响粒径。
产物特点：无需高温煅烧，结晶度高、团聚少，适合大规模生产锐钛矿型 TiO₂（如光催化材料）。
工业案例：中国龙蟒佰利联用水热法生产锐钛矿型钛白粉，用于环保涂料。
核心原理：向 Ti 盐溶液（如 TiOSO₄、TiCl₄）中加入沉淀剂（如 NH₃・H₂O、NaOH），生成 Ti (OH)₄沉淀，经洗涤、干燥、煅烧（400-800℃）得到 TiO₂。
关键参数：沉淀剂浓度控制沉淀速率（浓度过高易团聚）；煅烧温度决定晶型 ——400-600℃产锐钛矿，700℃以上逐渐转化为金红石。
产物特点：成本低、产能大，适合工业级钛白粉（如涂料用金红石型）生产，但产物纯度略低于气相法（纯度 98%-99%）。
主流工艺：工业上常与硫酸法结合（先酸解钛铁矿得 TiOSO₄，再沉淀），是全球钛白粉产量最大的方法（占比约 60%）。
固相法以固体钛源（如 TiO₂前驱体、钛铁矿）为原料，通过高温煅烧或机械研磨制备 TiO₂，工艺简单但产物粒径大、均匀性差，适合低附加值应用。
核心原理：将钛的氢氧化物（Ti (OH)₄）、碳酸盐（Ti (CO₃)₂）等固体前驱体在高温（600-1200℃）下煅烧分解，生成 TiO₂。
关键参数：煅烧温度直接决定晶型 ——600-800℃产锐钛矿，1000℃以上转化为金红石；保温时间（2-6 h）影响结晶度。
产物特点：粒径大（100-500 nm）、团聚严重，适合制备陶瓷用 TiO₂（如电容器瓷料）。
核心原理：将粗颗粒 TiO₂（如天然金红石矿）与研磨介质（如氧化铝球）混合，通过高速球磨（转速 300-800 rpm）细化粒径，过程中可通过添加助剂调控晶型。
关键参数：球磨时间（10-48 h）控制粒径（可从微米级降至纳米级）；研磨强度过大会导致晶体缺陷增加。
产物特点：成本极低但产物纯度低（含研磨介质杂质），适合制备填料用 TiO₂（如塑料填充剂）。
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更新时间：2025-10-24
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