Titanium dioxide (TiO₂) tồn tại ở một số dạng tinh thể, với hai dạng chính và có ý nghĩa thương mại nhất là rutile và anatase. Dạng thứ ba, brookite, cũng tồn tại tự nhiên nhưng ít phổ biến hơn trong các ứng dụng công nghiệp do đặc tính hiệu suất thấp hơn so với rutile và anatase. Dưới đây là một cái nhìn sâu hơn về từng loại:
Rutile: Được đặt tên theo khoáng chất mà nó được chiết xuất lần đầu tiên, rutile TiO₂ có cấu trúc tinh thể tứ giác. Nó được đặc trưng bởi mật độ cao hơn, chỉ số khúc xạ cao hơn (khoảng 2,71) và ổn định nhiệt tốt hơn so với anatase. Rutile titanium dioxide cung cấp khả năng chống chịu thời tiết, hấp thụ tia cực tím và độ bền vượt trội, làm cho nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng ngoài trời như sơn, lớp phủ và nhựa hiệu suất cao đòi hỏi sự ổn định màu sắc lâu dài và khả năng chống phai màu.
Anatase: Anatase TiO₂ có cấu trúc tinh thể tứ giác tương tự như rutile nhưng có chỉ số khúc xạ thấp hơn (khoảng 2,55). Nó được biết đến với đặc tính quang xúc tác tuyệt vời, có nghĩa là nó có thể phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm và vật liệu hữu cơ khi tiếp xúc với ánh sáng, làm cho nó hữu ích trong lớp phủ tự làm sạch, hệ thống lọc không khí và một số ứng dụng kháng khuẩn. Anatase titanium dioxide cũng được sử dụng trong sơn trong nhà, mực in và một số loại nhựa yêu cầu độ trắng và khả năng phân tán cao.
Brookite: Brookite là dạng titanium dioxide ít phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp. Nó sở hữu cấu trúc tinh thể phức tạp hơn rutile hoặc anatase, với độ ổn định thấp hơn và ít tính chất thuận lợi hơn cho sử dụng thương mại. Brookite TiO₂ thường không được tổng hợp cho các ứng dụng chuyên dụng do hiệu suất kém hơn trong các lĩnh vực như độ mờ, độ ổn định và quang xúc tác so với các dạng khác.
Ngoài các dạng tự nhiên này, còn có các dạng titanium dioxide được thiết kế hoặc sửa đổi, được thiết kế để tăng cường các tính chất cụ thể cho các ứng dụng phù hợp. Ví dụ, các hạt titanium dioxide có kích thước nano thể hiện các đặc tính độc đáo do diện tích bề mặt tăng lên, có thể cải thiện hơn nữa hoạt động quang xúc tác, khả năng chống tia cực tím hoặc tương tác với các vật liệu khác trong các công nghệ tiên tiến. Tuy nhiên, việc sử dụng titanium dioxide kích thước nano đặt ra câu hỏi về các tác động môi trường và sức khỏe tiềm ẩn đòi hỏi phải xem xét và điều chỉnh cẩn thận.
