图3.19　金红石结构示意图（引自陆佩文，1991）

金红石（TiO2）型晶体的结构如图3.19所示。它属于四方晶系、简单四方格子。空间群P42/mnm，其Strukturbericht符号为C4，Pearson符号为tP6，Z=2。我们可把该结构看作是O做近似六方紧密堆积。Ti位于变形的八面体空隙中而构成［TiO6］八面体，但Ti只占据一半的八面体空隙。晶胞中Ti的坐标（0，0，0）、（0.5，0.5，0.5）；O的坐标（0.31，0.31，0）、（0.69，0.69，0）、（0.81，0.19，0.5）、（0.19，0.81，0.5）。具有这种结构的晶体主要有金红石、SnO2、WO2、PbO2。

TiO2有三种常见的晶型：金红石型（rutile）、锐钛矿型（anatase）和板钛矿型（brookite）。其中，金红石分布最广、结晶状态稳定。金红石的晶格常数a=b=4.59Å，c=2.96Å。

TiO2是冶炼金属Ti的矿物原料。Ti合金广泛用于军工、航空航天技术。冶炼金属Ti可用氯化冶金的方法。Ti与氯元素结合形成易挥发的TiCl4。TiCl4挥发而与脉石分离。回收后的TiCl4经Mg在一定温度下还原得到金属Ti。该反应过程示意如下：(www.daowen.com)

金红石的介电常数高。因此，金红石瓷成了一种利用较早的高介电材料而用作无线电电容器陶瓷。金红石的折射率也很大（达到2.6～2.9），故可被用于制备光学材料。它也常用于陶瓷工业的乳浊剂以增强釉的遮盖能力。

锐钛矿结构的TiO2加热到550～1000℃时可转变为金红石型TiO2。锐钛矿型TiO2的光催化能力较强而常被作光催化材料。这种光催化材料可去除水和空气中的污染物，也可在陶瓷上形成自清洁表面。TiO2在工业中通常称作钛白粉。钛白粉可用于油漆、涂料的白色颜料及纸张填料。

金红石结构的SnO2（Tin dioxide），其晶格常数a=b=4.74Å，c=3.19Å。SnO2是一种半导体材料，禁带宽度为3.6 eV。SnO2陶瓷是最常见的气敏材料之一，1968年就已经商品化。加入一定催化剂的SnO2陶瓷，可检测某些气体。比如加微量PdCl2的SnO2陶瓷可检测CH4、CO；加微量Pt的SnO2陶瓷可检测CO。