تیتانیوم دی اکسید

دی اکسید تیتانیوم، همچنین به عنوان تیتانیوم(۴) اکسید یا تیتانیا شناخته شده، پدیداری طبیعی اکسیدتیتانیوم است با فرمول شیمیایی TiO 2 . هنگامی که به عنوان رنگدانه استفاده می‌شود، به نام‌های تیتانیوم سفید، رنگدانه سفید۶ (PW6)، یا CI 77891 خوانده می‌شود. به طور کلی منبع آن از ایلمنیت، روتیل و آناتاز تامین می‌شود. کاربردهای وسیعی از جمله رنگ کرم‌های ضدآفتاب و رنگ‌های خوراکی دارد. هنگامی که به عنوان رنگ غذا استفاده می‌شود، عدد ئی آن ۱۷۱ است. تولید جهانی در سال ۲۰۱۴ حدود ۷٫۵ میلیون تن بود و این مقدار در حال افزایش است.
پدیدآمدگی
دی اکسید تیتانیوم در طبیعت به صورت مواد معدنی شناخته شده روتیل، آناتاز و بروکیت ( ) پدید می‌آید، و علاوه بر آن به دو شکل فشار بالا، به فرم دستگاه بلوری مونوکلینیک بادلییت ( ) و دستگاه بلوری اورتورومبیک دی‌اکسید سرب، پدید می‌آید که هر دو به تازگی در دهانه در بایرن پیدا شده است. یکی از این‌ها بوده که یک ماده معدنی بسیار نادر است؛ عمدتا در سنگ معدن ایلمنیت یافت می‌شود. این گسترده‌ترین سنگ معدن تیتانیم دی اکسید در سراسر جهان است. روتیل سنگ معدنی بعدی فراوان است که حدود ۹۸ درصد آن را دی اکسید تیتانیوم تشکیل داده است. فازهای شبه پایدار آناتاز و بروکیت بر اثر حرارت بالا با درجه حرارت در محدوده ۶۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد (۱۱۱۲ تا ۱۴۷۲ درجه فارنهایت).
دی اکسید تیتانیوم دارای هشت حالت اکسایش است از جمله: روتیل، آناتاز و بروکیت - سه فاز شبه پایدار که می‌توان به طور مصنوعی تولید شود (مونوکلینیک، تتراگونال و دستگاه بلوری تتراگونال) - و پنج شکل فشار بالا (ساختارهایی شبیه به دی‌اکسید سرب، OI، بادلییت قائم الزاویه، کتونیت ( ) و فازهای مکعبی) که در جدول پایین صفحه دسته‌بندی شده موجود است.
فاز نوع کتونیت توسط L. Dubrovinsky و جمعی از نویسندگان ادعا شده است که سخت‌ترین اکسید شناخته شده با سختی ویکرز ۳۸ گیگا پاسکال و مدول حجمی ۴۳۱ گیگا پاسکال (یعنی نزدیک به مد، ل حجمی الماس ۴۴۶ گیگا پاسکال) در فشار هوا است. اما بررسی‌های بعدی به نتایج متفاوتی با مقادیر بسیار پایین‌تر برای هر دو سختی ویکرز (۷ تا ۲۰ گیگا پاسکال، که نرم‌تر از اکسیدهای رایج مانند Al 2 O 3 مورد استفاده در سنگ سنباده و TiO 2 روتیل است) و مدول حجمی (تقریبا ۳۰۰ گیگا پاسکال) منجر شد.
اکسیدها از نظر تجاری سنگ‌های معدنی مهم تیتانیوم هستند. این فلز همچنین می‌تواند از مواد معدنی دیگر مانند ایلمنیت یا سنگ معدن لیوکاکسن ( ) یا یکی از خالص‌ترین نوع آن، شن و ماسه روتیل ساحل، استخراج شود. یاقوت کبود و یاقوت سرخ درخشندگی خود را از ناخالصی‌های روتیل موجود در آنها می‌گیرند.
دی اکسید تیتانیوم (ب) به عنوان یک ماده کانی در سنگ‌های ماگمایی و رگه‌های گرمابی، و همچنین در دیواره پروسکایت یافت می‌شود. TiO 2 به صورت لایه‌ای lamellae در دیگر مواد کانی (که بعضا نام گذاری نشده‌اند) نیز تشکیل می‌شود.
خطوط طیفی از اکسید تیتانیوم در ستاره کلاس M (رده‌بندی ستارگان) به صورت برجسته وجود دارند، که سرمای کافی به مولکول‌های این ماده شیمیایی اجازه تشکیل شدن می‌دهد.
روش تولید
روند تولید سالانه دی اکسید تیتانیوم در جهان با در نظر داشتن فرایند تولید.
روش تولید بستگی به ماده اولیه خام دارد. رایج‌ترین روش برای تولید دی اکسید تیتانیوم با بهره‌گیری از ایلمنیت معدنی میسر می‌شود. ایلمنیت با سولفوریک اسید مخلوط می‌شود. این واکنش برای حذف گروه اکسید آهن در ایلمنیت انجام می‌شود. محصول جانبی آهن(II) سولفات تنها برای تولید شدن نمک تیتانیوم در محلول گوارشی، متبلور و فیلتر می‌شود. این محصول روتیل مصنوعی خوانده می‌شود. فرآیندهای مشابه بیشتری برای رسیدن به محصول دی اکسید تیتانیوم روی روتیل انجام می‌شود. روتیل مصنوعی و تفاله‌های (سرباره) تیتانیوم به ویژه برای تولید دی اکسید تیتانیوم ساخته می‌شوند. استفاده از سنگ ایلمنیت معمولا تنها برای تولید دی اکسید تیتانیوم رنگدانه است. روش دیگر برای تولید روتیل مصنوعی از ایلمنیت با بهره‌گیری از فرایند بچر ( ) است.
روتیل دومین شن و ماسه معدنی فراوان است. روتیل موجود در سنگ اولیه را نمی‌توان استخراج کرد از این رو ته‌نشین حاوی شن و ماسه روتیل می‌تواند استخراج شود و این به معنی کاهش دسترسی به سنگ معدن غلظت بالا است. دی اکسید تیتانیوم خام (به شکل روتیل یا روتیل مصنوعی) از طریق تبدیل به تتراکلرید تیتانیم در فرایند کلرید ( ) خالص‌سازی می‌شود. در این فرایند، سنگ خام (حاوی حداقل ۷۰ درصد TiO 2 ) با کربن خرد و با کلر اکسیده می‌شود برای به دست آمدن تتراکلرید تیتانیم؛ به عنوان مثال، کلر زنی در کربوگرمایی. این تتراکلرید تیتانیم تقطیر و مجددا اکسیده می‌شود در شعله اکسیژن خالص یا پلاسما در دمای ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ کلوین برای نتیجه دادن دی اکسید تیتانیوم خالص در حالی که کلر نیز بازسازی می‌شود. کلرید آلومینیوم اغلب به عنوان یک پروموتور روتیل به فرایند اضافه می‌شود؛ این محصول در غیاب آن عمدتا آناتاز است. مواد خام ارجح برای فرایند کلرید، روتیل طبیعی است به دلیل محتوای دی اکسید تیتانیوم بالای آن.
یک روش برای تولید دی اکسید تیتانیوم با دخالت فناوری نانو، سنتز محلول گرمایی ( ) است.
نانولوله
نانولوله اکسید تیتانیوم، تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ( )
آناتاز می‌تواند با سنتز هیدروترمال به نانولوله معدنی آناتاز ورقه ورقه و نانوروبان تیتانت تبدیل شود که پشتیبانی قوی برای کاتالیزور و فوتوکاتالیست ( ) است. در سنتز، آناتاز با ۱۰ M (غلظت) سدیم هیدروکسید مخلوط می‌شود و برای مدت ۷۲ ساعت با درجه حرارت ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد (۲۶۶ درجه فارنهایت) گرما می‌بیند. محصول واکنش با هیدروکلریک اسید رقیق شسته و در ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد (۷۵۲ درجه فارنهایت) به مدت ۱۵ ساعت دیگر گرم می‌شود. عملکرد نانولوله کمی است و لوله‌ها دارای قطر خارجی۱۰ تا ۲۰ نانومتر و قطر داخلی۵ تا ۸ نانومتر و طول ۱میکرون هستند. با درجه حرارت بالاتر واکنش (۱۷۰ درجه سانتی‌گراد) و حجم واکنش کمتر، نانوسیم مربوطه به دست می‌آید.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ( ) (بالا) و میکروسکوپ الکترونی عبوری ( ) (پایین) از نانوالیاف‌هایTiO 2 کایرال (فعالیت نوری)
یک فرایند دیگر برای سنتز نانولوله‌های TiO 2 است که از طریق آنادایزینگ آلومینیوم در یک محلول الکترولیتی انجام می‌شود. هنگامی که در یک محلول HF نیم درصد وزنی به مدت ۲۰ دقیقه آنودایز می‌شود، می‌توان آرایش‌های هم‌تراز خوب نانولوله تیتانیوم اکسید با قطر متوسط لوله ۶۰ نانومتر و طول ۲۵۰ نانومتر ساخته شود. بر اساس پراش پرتو X، نانولوله رشد کرده از طریق آنادایزینگ بی‌شکل (آمورف) می‌باشد. چون HF بسیار خورنده و از نظر شیمیایی مضر است، در حال حاضر NH 4 F به عنوان عامل تیزاب‌کاری (etching agent) به جای HF استفاده می‌شود. در یک فرایند سنتز معمولی، یک formamide بر اساس الکترولیت غیر آبی تولید می‌شود که حاوی NH 4 F 0.2 M و ۵ درصد حجمی از آب DI است. فرایند آنادایزینگ با شرایط ۲۵ ولت در ۲۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲۰ ساعت انجام می‌شود، در دو سلول الکتروشیمیایی الکترود متشکل از یک صفحه تیتانیوم بسیار خالص و کاملا تمیز به عنوان آند، یک صفحه مسی یا سیم پلاتینی به عنوان کاتد و الکترولیت مذکور. نمونه آماده شده در هوا و در ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد برای رسیدن به فاز آناتاز آنیل می‌شود.
نانوالیاف توخالی TiO 2 نیز با پوشاندن نانوالیاف‌های کربن به وسیله تیتانیوم(۴) بوت‌اکسید (Titanium(IV) butoxide) با فرمول Ti(OCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) 4 می‌تواند آماده شود. سپس این محصول برای حذف هسته کربن و تشکیل نانوکریستال TiO 2 در ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد به مدت چندین ساعت در هوا گرم می‌شود. هنگامی که نانوالیاف‌های کربن کایرال (فعالیت نوری) به عنوان قالب استفاده می‌شود، الیاف‌های به دست آمده TiO 2 کایرال هستند؛ به بیان دیگر، آنها پاسخ‌های متفاوتی به چپ و راست نور پلاریزه به صورت مدور می‌دهند. چنین فعالیت بصری (نوری) برای مولکول‌ها و نانوساختارهای آلی معمول است ولی برای مولکول‌ها و نانوساختارهای غیر آلی چنین نیست. برای کاربردهای نوری مولکول‌ها و نانوساختارهای غیر آلی به دلیل پایداری مکانیکی و حرارتی آنها ارجح‌ترند.
کاربرد
مهم‌ترین حوزه‌های کاربرد دی اکسید تیتانیوم رنگ، لاک الکل (لعاب)، کاغذ و پلاستیک هستند، که حدود ۸۰ درصد از مصرف دی اکسید تیتانیوم جهان می‌باشد. دیگر کاربردهای رنگدانه مانند چاپ پارچه، الیاف، لاستیک، محصولات آرایشی و بهداشتی و مواد غذایی ۸ درصد می‌باشند. بقیه موارد در کاربردهای دیگر استفاده می‌شود، به عنوان مثال تولید تیتانیوم خالص، شیشه و سرامیک‌های شیشه‌ای، سرامیک‌های الکتریکی، کاتالیزورها، هادی برق و واسطه‌های شیمیایی. همچنین در بسیاری از آب نبات‌های قرمز رنگ وجود دارد.
رنگ‌دانه
دی اکسید تیتانیوم به دلیل روشنایی زیاد و ضریب شکست بالای آن به طور گسترده به عنوان رنگدانه سفید استفاده می‌شود. حدود ۴٫۶ میلیون تن از TiO 2 رنگدانه‌ای سالانه در سراسر جهان به صورت دستی استفاده می‌شود و این عدد به دلیل استفاده بیشتر رو به افزایش است. زمانی که به عنوان یک فیلم نازک رسوب می‌کند، ضریب شکست و رنگ آن، آن را برای آینه‌های دی الکتریک و برخی از سنگ‌های قیمتی مانند زبرجد هندی (توپاز) پوشش انعکاس نوری بسیار عالی می‌کند. همچنین TiO 2 یک کدر کننده موثر به صورت پودر است که به عنوان رنگ‌دانه برای ایجاد سفیدی و تنظیم شفافیت استفاده می‌شود در محصولاتی چون رنگ نقاشی، لایه پوششی، پلاستیک، کاغذ، مرکب، خوراک، پزشکی (مثلا در قرص‌ها) و خمیردندان. در رنگ نقاشی، اغلب به صورت «کامل سفید»، «سفیدترین سفید»، یا دیگر عبارات مشابه به آن اشاره می‌شود. کدری و تار بودن با اندازه بهینه ذرات دی اکسید تیتانیوم بهبود یافته است. برخی از رنگدانه‌های تیتانیومی که در رنگ درخشنده، پلاستیک، لوازم آرایشی و بهداشتی رنگین‌تابی (مرواریدگون) استفاده می‌شوند، ساخته دست انسان هستند که اجزای آن شامل دو یا چند لایه از اکسیدهای مختلف مانند تیتانیوم دی اکسید، اکسید آهن و آلومینیوم اکسید می‌باشند برای داشتن درخشش و رنگین‌تابی چون محصولات میکا و گوانین. علاوه بر این اثرات، تغییر رنگ محدود در فرمولاسیون خاص امکان‌پذیر است بسته به اینکه محصول نهایی چگونه و در چه زاویه‌ای درخشندگی داشته باشد و بسته به ضخامت لایه اکسید در ذرات رنگدانه؛ یک یا چند رنگ با انعکاس پدیدار می‌شود در حالی دیگر رنگ‌های انعکاسی به علت تداخل لایه‌های دی اکسید تیتانیوم شفاف می‌باشند. در برخی از محصولات، لایه دی اکسید تیتانیوم همراه با اکسید آهن در دمای حدود ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد رشد می‌کند با آهکی‌کردن نمک‌های تیتانیوم (سولفات‌ها، کلرات‌ها) یا دیگر روش‌های رسوب صنعتی از قبیل انباشت به روش تبخیر شیمیایی بر روی بسترهایی مانند پلاکت میکا یا حتی پلاکت‌های کریستالی سیلیسیم دی‌اکسید که قطرشان بیش از ۵۰ میکرون نیست. اثر رنگین کمانی در ذرات اکسید تیتانیوم (که فقط تا حدی طبیعی هستند) بر خلاف اثر کدری که همراه با رنگ‌دانه اکسید تیتانیوم زمینی به دست آمده، توسط استخراج از معادن به دست آمده است، که در این صورت تنها قطر خاصی از ذرات در نظر گرفته می‌شود و اثر آن تنها به خاطر پراکندگی است.
در لعاب‌ها دی اکسید تیتانیوم نقش یک کدر کننده را ایفا می‌کند و پایه تشکیل بلور می‌شود.
دی اکسید تیتانیوم به صورت آماری نشان می‌دهد که سفیدی شیر خشک را افزایش می‌دهد که باعث افزایش پذیرش حسی شیر خشک است.
دی اکسید تیتانیوم برای علامت گذاری خطوط سفید در برخی از زمین‌های تنیس استفاده می‌شود.
اگزوز خروجی ساترن ۵ با دی اکسید تیتانیوم رنگ آمیزی شد. این کار به ستاره‌شناسان اجازه داد تعیین کنند که مرحله از آپولو ۱۲ بوده و نه یک سیارک.
کرم‌های ضد آفتاب و رنگ‌دانه‌های ضد اشعه ماوراء بنفش در صنعت
در محصولات لوازم آرایشی و مراقبت از پوست، دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک رنگدانه، کرم ضد آفتاب و قوام دهنده (غلیظ کننده) استفاده می‌شود. همچنین در رنگ‌دانه خالکوبی و مدادهای بندآورنده خون نیز مصرف دارند. دی اکسید تیتانیوم است در اندازه‌های مختلف ذرات تولید می‌شود، قابل پخش در روغن و آب، و در درجه‌های خاصی برای صنعت لوازم آرایشی.
دی اکسید تیتانیوم در اکثر کرم‌های ضدآفتاب فیزیکی به علت شاخص شکست و انعکاس بالا، قابلیت جذب نور اشعه ماوراء بنفش (UV) و مقاومت آن در برابر تغییر رنگ تحت نور فرابنفش، یافت می‌شود. این مزیت باعث افزایش ثبات و توانایی محافظت از پوست در برابر نور ماوراء بنفش آن است. ذرات دی اکسید تیتانیوم نانو (اندازه ذرات ۳۰ تا ۴۰ نانومتر) در ابتدا در مایع لوسیون ضد آفتاب استفاده می‌شد زیرا نور مرئی را کمتر از رنگدانه دی اکسید تیتانیوم پراکنده می‌کند در حالی که همچنان در برابر اشعه فرابنفش محفاظت دارد. کرم‌های ضد آفتابی که برای نوزادان یا افراد با پوست حساس طراحی می‌شوند اغلب بر پایه دی اکسید تیتانیوم یا اکسید روی است به دلیل اینکه به نظر می‌آید این ضد اشعه فرابنفش‌های معدنی حساسیت و سوزش کمتری نسبت به جاذب‌های اشعه فرابنفش شیمیایی ایجاد می‌کنند.
این رنگدانه به طور گسترده در پلاستیک‌ها و کاربردهای دیگر استفاده می‌شود نه تنها به عنوان رنگدانه سفید یا کدرکننده بلکه برای ویژگی‌های ضد UV آن که بر خلاف جاذب‌های اصلی UV، به صورت پودر نور را متفرق می‌کند و اثرات مخرب UV را کاهش می‌دهد بیشتر به دلیل ضریب شکست و انعکاس بالای ذرات آن. پلیمرهای خاصی که برای پوشش و تقویت و اشباع بتن استفاده می‌شوند، بعضا با رنگ‌دانه سفید تیتانیوم برای محافظت در برابر اشعه فرابنفش در کارخانه‌های مواد ساختمانی پر می‌شوند، اما تنها اکسیداتیو نوری پلیمر را به تاخیر می‌اندازد؛ به آن «گچ» گفته می‌شود به دلیل اینکه به صورت تیکه تیکه و خمیری روی سطح مالیده می‌شود. این حالت گچ به دلیل این است که مقاومت به ضربه پایین دارد و ممکن است پس از سال‌ها قرار داشتن در برابر نور مستقیم آفتاب چنانچه تثبیت‌کننده‌های اشعه فرابنفش نداشته باشد، فرو بریزد.
فتوکاتالیست
دی اکسید تیتانیوم، به خصوص در فرم آناتاز، یک فتوکاتالیست تحت نور ماوراء بنفش (UV) است. گزارش شده است که دی اکسید تیتانیوم، زمانی که با یون‌های نیتروژن یا با اکسید فلزی مانند‌تری اکسید تنگستن تقویت می‌شود، یک فتوکاتالیست است هم در نور مرئی و هم تحت نور فرابنفش. پتانسیل اکسایشی (اکسایش-کاهش) قوی حفره الکترونی مثبت آب را برای ایجاد رادیکال هیدروکسیل اکسیده می‌کند. همچنین می‌تواند اکسیژن و مواد آلی را به طور مستقیم اکسیده کند. از این رو، علاوه بر استفاده از آن به عنوان رنگدانه، دی اکسید تیتانیوم را می‌توان به رنگ، سیمان، پنجره‌ها، کاشی، یا سایر محصولات برای استریل کردن، بو و خواص ضد رسوب آن اضافه کرد و به عنوان یک کاتالیزور هیدرولیز (فروکافت آبکافت) استفاده می‌شود. همچنین در سلول‌های خورشیدی رنگ‌حساس نیز استفاده می‌شود که نوعی سلول خورشیدی شیمیایی (همچنین شناخته شده با نام دیگر سلول Graetzel) است.
مارپیچ‌ها و فیبرهای TiO 2
خواص فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم توسط آکیرا فوجیشیما در سال ۱۹۶۷ کشف و در سال ۱۹۷۲ منتشر شد. آن فرایند بر روی سطح دی اکسید تیتانیوم اثر هوندا-فوجیشیما ( ) نامیده شد که در آن هیدروژن به عنوان انرژی تولید می‌شود و برای اثبات آن محقق سقف ساختمانی را با لایه‌ای نازک از اکسید تیتانیوم پوشش داد. دی اکسید تیتانیوم در فیلم‌های نازک ( ) و به شکل نانوذره پتانسیل استفاده در تولید انرژی دارد: در نقش یک فتوکاتالیست، می‌تواند آبکافت انجام دهد؛ یعنی شکستن ترکیب آب به هیدروژن و اکسیژن. از هیدروژن جمع‌آوری شده می‌توان به عنوان یک سوخت استفاده کرد. با تقویت کردن اکسید به وسیله کربن می‌توان بازده فرایند را بهبود بخشید. بازده و ماندگاری بیشتر با ایجاد بی‌نظمی در ساختار شبکه لایه سطحی نانوبلورهای دی اکسید تیتانیوم به دست آمده است که اجازه جذب اشعه مادون قرمز را می‌دهد.
در سال ۱۹۹۵ فوجیشیما و گروه او پدیده آب‌گیری مماسی را ( ) برای دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شده با شیشه در معرض نور خورشید کشف کردند. این کار منجر به پیشرفت در پوشش‌های شیشه خودتمیزشونده و ضد بخار ( ) شد.
TiO 2 ی که در مصالح ساختمانی در فضای باز دخیل است، مانند سنگ‌های صاف کننده در بلوک‌های مشت‌زن ( ) یا رنگ‌ها، می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای تمرکز گازهای متخلخل ناشی از هوا را کاهش دهد؛ گازهایی نظیر اکسید نیتروژن و ترکیبات آلی فرار.
سیمان فوتوکاتالیستی که از دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک جزء اصلی استفاده می‌کند، به عنوان یکی از ۵۰ اختراع برتر سال ۲۰۰۸ در مجله تایم ذکر شد که توسط گروه ایتالسمنتی (Italcementi Group) تولید شد.
تلاش‌های برای معدنی کردن آلاینده‌ها به طور فوتوکاتالیستی در آب فاضلاب (تبدیل کردن به CO 2 و H 2 O) در آب و فاضلاب انجام شده است. TiO 2 پتانسیل بسیار زیادی به عنوان یک فن‌آوری صنعتی دارد برای سم‌زدایی یا اصلاح زیستی پساب ( ) به خاطر چند عامل از جمله:
۱. فرایند از اکسیژن طبیعی و نور خورشید استفاده می‌کند و در نتیجه تحت شرایط محیط رخ می‌دهد؛ دارای طول موج گزینشی است و توسط نور UV شتاب‌دار می‌شود.
۲. فتوکاتالیست ارزان، در دسترس، غیر سمی، دارای حالت پایدار شیمیایی و مکانیکی و دارای گردش مالی بالاست.
۳. از تشکیل محصولات میانی برگشت‌پذیر فوتوکاتالیست، بر خلاف روش نورکافت مستقیم، اجتناب می‌شود.
۴. اکسیداسیون لایه CO 2 کامل است.
۵. TiO 2 می‌تواند به عنوان لایه‌های مناسب نازک بر روی بسترهای راکتور پشتیبانی شود که می‌تواند به آسانی از آب تصفیه شده جدا شود.
کاربردهای دیگر
تک بلورهای ترکیبی مصنوعی TiO 2 ، محدوده اندازه ۲–۳ میلی‌متر، برش خورده از صفحه بزرگتر
– دی اکسید تیتانیوم در محلول یا سوسپانسیون می‌تواند استفاده شود برای شکافتن پروتئینی که حاوی اسید آمینه پرولین است در مکانی که در آن پرولین موجود باشد.
– همچنین دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک ماده در ممریستور استفاده می‌شود، یک المان الکترونیکی جدید در مدار ( ). می‌تواند برای تبدیل انرژی خورشیدی بر اساس رزانه، پلیمر، یا در نقطه کوانتومی سلول خورشیدی نانوبلور ( ) حساس شده TiO 2 که از پلیمر ترکیبی ( ) به عنوان الکترولیت جامد استفاده شود که بسیاری از این دست نتایج با بررسی مواد فلزی با پایه فلز اسمیم و روتنیم رخ داده است.
– TiO 2 پتانسیل استفاده به عنوان هادی مختلط ( ) را دارد به دلیل ترکیب یونی قوی و رسانای الکتریکی الکترون‌های آن و همچنین مواد هادی مختلط پیش نیازی برای پدیده‌های سینتیک ( ) هستند.
– فیلم‌ها (لایه‌های نازک) و بلورهای تک کریستال TiO 2 به عنوان یک نیم‌رسانا استفاده می‌شود و همچنین در حالت دی‌بی‌آر آینه‌های مستقیم ( ) به خاطر ضریب شکست بالای TiO 2 استفاده دارد.
پلی‌مورف‌ها
آناتاز
روتایل
بروکایت