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黑科技新材料横空出世 亚氧化钛如何改写行业未来
时间：2025-04-10 信息来源：
亚氧化钛（Titanium suboxide）是一种无机功能材料，俗称钛黑，外观为蓝黑色流动性粉末，无毒，热稳定性好，具有较高的析氢析氧电位，耐腐蚀、耐磨损、导电性能优异，有良好的化学稳定性。广泛应用于电催化氧化污水处理、海洋防腐、导电添加等行业。
Magneli 相亚氧化钛的晶体结构可以看作是由二氧化钛的二维链组成的网络结构，中心有多个钛原子，顶端有氧原子，呈八面体结构。由于每4层中TiO2 结构发生一次氧缺陷，随之形成一个TiO层结构，它与相邻TiO2层是以氧原子表面共用的方式相接，从而形成一个共用氧原子剪切面。由于氧原子的空位,TiO层形成垂直于表面的共享边缘，导致钛原子靠得更近，形成导电带。此外，在TiO层两侧的TiO2层可以包裹钛亚氧化物的导电带,这决定了Ti407的强抗腐蚀性。
应用领域
1、电极材料：
亚氧化钛具有特别优秀的化学稳定性和抗腐蚀能力在强酸强碱环境下都非常稳定，超过绝大多数工业常用的电极材料，包括其母体钛金属。在能腐蚀钛金属的一些强蚀刻液(包括氟化物，盐酸等)中稳定，如40%的硫酸或草酸能严重腐蚀钛金属，但是亚氧化钛却几乎是惰性的。
2、电氧化污水处理领域：
由于亚氧化钛电极的析氧电势高，有利于阳极氧化，可广泛应用于电催化降解有机污染物和垃圾渗滤液，电催化处理苯酚废水，印染废水处理，油田废水处理，医院污水处理以及电解海水制氢，海水淡化，电解水消毒和臭氧的制造。
3、传统铅酸电池
以亚氧化钛构建的双极性铅蓄电池2012年在美国Atraverda公司投入销售，并计划持续扩大产量。他们制造的蓄电池要比传统的铅酸蓄电池轻40%，小20%，能量密度提高40%，使用寿命提高100%以上。而且，双极性蓄电池更加环保。因为在制造过程中，少用50%的铅，可以少产生80%的二氧化碳。双极性蓄电池可以100%回收利用，比其他蓄电池，例如锂技术蓄电池，也要便宜得多。
4、新能源电池：
亚氧化钛(Ti4O7)可以增强与PbO2的结合力，并在充放电过程中保持孔形状和孔率，所以提高正极活性物的成形性和活性物的利用率。用少量的亚氧化钛(Ti4O7)纤维添加在汽车平板电池中，可以提高该电池的容量15-17%。
亚氧化钛在锂电池中作为正极导电添加剂代替传统Super-P石墨导电粉，可以提高正极物质的导电性和电流分布均匀性，提高活性，抬高电池放电平台，提高利用率。初步试验显示放电电压提高5%，放电能量相应提高。
5、阴极保护和防腐领域：
由于亚氧化钛具备高导电（优于石墨烯）、耐酸碱、紫外吸收，热稳定性高，在水和树脂中具有良好的分散性能，着色力强，环保无毒等，可广泛用于海洋工程、化工装备的阴极保护和防腐领域。因亚氧化钛具备“导电+惰性”双重特性，尤其适合严苛环境下的长效防护。例如：将亚氧化钛颗粒添加到防腐涂料（如环氧、聚氨酯）中。通过亚氧化钛的导电性，促进涂层中电荷均匀分布，避免局部电偶腐蚀，比传统惰性填料更长效，研究表明，使用添加亚氧化钛的防腐涂层后，其建立阴保状态用时更短，阴极保护持续时间更长。
6、颜料领域：
由于亚氧化钛的导电性（尤其是Magnéli相钛氧化物，如Ti₄O₇）使其可用于制备防静电或导电颜料。用于涂料、油墨中，提供静电消散功能（如电子设备外壳、防爆环境）；替代传统碳黑导电颜料，实现深色或黑色导电涂层，且耐候性更优。
同时，亚氧化钛的晶体结构对可见光有强吸收，呈现深灰至黑色，且化学稳定性高（耐酸、耐高温）、比传统炭黑颜料更耐高温（适用于陶瓷、高温涂料）、并且无毒环保，可能替代含钴或铬的有毒黑色颜料，通过与TiO₂复合，亚氧化钛可调控光催化活性，减少紫外线降解，延长颜料寿命，提升涂层的耐久性和抗污性。此外通过控制亚氧化钛的颗粒形貌和尺寸，可产生金属光泽或干涉色，用于汽车涂料、装饰性涂层。
亚氧化钛（Ti₄O₇）凭借其独特的Magnéli相结构和高导电性，在电池、环保、防腐等领域表现卓越。作为双极性铅蓄电池核心材料，显著降低铅耗量及碳排放；电催化污水处理中高效降解苯酚、印染废水；电镀领域抗氟离子腐蚀，电极尺寸稳定。