如果按照规格使用和储存,不会分解,也没有已知的危险反应,需避免接触酸。由于合成条件不同,颜色可以从棕色变化到黑色。该物质在101.325 kPa氧气中的熔点为717℃。它不溶于水,但可溶于稀酸,并会发生部分还原,尤其是与盐酸作用时会产生氯气。与碱类物质不起反应。若加热,则会释放氧气并主要生成氧化亚铊。
将30克硝酸亚铊溶解在1升水中,缓慢加入除去二氧化碳的稀氢氧化钾溶液,然后冷却。通入氯气使其饱和。生成Tl2O3·nH2O沉淀后,采用倾泻法用40升水洗涤数次。将沉淀过滤分离并用水洗净至不含氯离子。这种棕色含水氧化物即使在干燥器中干燥10天,仍保持为Tl2O3·1.47H2O的组成。当温度超过100℃时,会转变为无水物,在330℃加热时则得到组成为Tl2O2·8的产物,这时会有部分升华生成单质铊。在10毫米汞柱压力和90℃以下加热时,也会有少量氧气逸出。
该物质可用作催化剂、高纯分析试剂以及制备铊标准试剂等,也可用于制造火柴。