锐钛矿

锐钛矿是二氧化钛（TiO ₂）的亚稳态 矿物形式。尽管纯净的材料是无色或白色的，但天然形式的矿物通常会以黑色固体形式出现。TiO ₂的另外两种天然存在的矿物形式是板钛矿和金红石。

锐钛矿通常被发现为小的、分离的、尖锐的晶体，并且像热力学稳定的金红石（二氧化钛中较常见的多晶型物）一样，在四方晶系中结晶。

锐钛矿在所有温度和压力下都是亚稳态的，金红石为平衡多晶型物。然而，由于其较低的表面能，锐钛矿通常是许多过程中形成的xxx个二氧化钛相，并且在升高的温度下转化为金红石。尽管锐钛矿相和金红石相的对称度都相同，但是两种矿物的界面角之间没有关系，除了在45°和90°的棱柱区。锐钛矿的共同棱锥平行于其完美分裂的表面，在极边缘上具有一个82°9'的角，相应的金红石角为56°52½'。由于这种陡峭的金字塔，在1801年勒内·茹斯特·阿羽依评为矿物锐钛矿-从希腊 anatasis（“扩展”），晶体的垂直轴比金红石更长。锐钛矿和金红石的物理特征之间还存在其他重要差异：前者的硬度较低（5.5–6 vs. 6–6.5 Mohs），而密度较小（金刚砂的莫氏硬度为5.5–6 vs. 6–6.5 Mohs）。比重约为3.9对4.2。锐钛矿为光学阴性，而金红石为阳性；它的光泽甚至比金红石更强烈的金刚烷或金属金刚烷。

可以区分锐钛矿晶体的两种生长习惯。更常见的是简单的尖锐双棱锥，其呈靛蓝色至黑色，并具有钢铁光泽。这种晶体是在丰富勒布尔杜瓦桑在多芬，它们与石晶，相关的长石和斧石在裂缝花岗岩和云母-片岩。类似的晶体，但具有微观尺寸，广泛分布在沉积岩中，例如砂岩、粘土和板岩，可以通过洗掉粉状岩石中较轻的成分而将它们分离。锐钛矿的（101）平面是热力学最稳定的表面，因此是天然和合成锐钛矿中暴露最广泛的面。

第二类晶体具有许多金字塔形的面，并且习惯上通常较平坦或有时呈棱柱形。颜色是蜂蜜黄色至棕色。这种晶体酷似磷钇矿在外观上，也的确是对应该属于这一物种很长一段时间，特殊名称wiserine被应用到它们。它们发生附着在裂缝的墙壁片麻岩中的阿尔卑斯山，在Binnenthal近布里格是一个著名的地方。锐钛矿后金红石的天然存在的假晶型也是已知的。

虽然锐钛矿不是TiO ₂的平衡相，但它在室温附近是稳定的。在550至约1000°C的温度下，锐钛矿转化为金红石型。这种转变的温度在很大程度上取决于杂质或掺杂剂以及样品的形态。

由于其作为半导体的潜在应用，锐钛矿通常是合成制备的。结晶锐钛矿可以在实验室中通过化学方法例如溶胶-凝胶法来制备。实例包括四氯化钛（TiCl ₄）或乙醇钛的受控水解。通常在这种合成过程中包括掺杂剂以控制锐钛矿的形态，电子结构和表面化学。