鈦酸鐵是一種重要的無機化合物,化學(xué)式為FeTiO3,是鐵和鈦的氧化物混合物。這種物質(zhì)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(guān)注的是其晶體結(jié)構(gòu)屬于三方晶系,具有典型的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)(空間群R3c),這種特殊結(jié)構(gòu)賦予它獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。
從物理特性來看,鈦酸鐵呈現(xiàn)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(dá)1370℃,這使其在高溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定。在電學(xué)性質(zhì)方面,鈦酸鐵表現(xiàn)出半導(dǎo)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(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
工業(yè)上主要通過兩種方法制備鈦酸鐵:固相反應(yīng)法(將氧化鐵和二氧化鈦在1200-1400℃下煅燒)和濕化學(xué)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(chǎn)物的純度和性能有決定性影響。目前鈦酸鐵的主要應(yīng)用集中在鈦白粉生產(chǎn)、催化劑載體及陶瓷材料等領(lǐng)域,在新能源電池方面的應(yīng)用研究也取得重要進展。
從環(huán)保角度看,鈦酸鐵本身無毒且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要注意粉塵防護。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種材料的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展,特別是在光電催化(光解水制氫效率達(dá)2.8μmol/h)和鋰離子電池負(fù)極材料(比容量約170mAh/g)等方面展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。