氮化钛 | 11116-16-8

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 氢化物、氮化物、叠氮化物
• 分子结构分类: 无机化合物 - 混合金属/非金属化合物 - 过渡金属有机体
• 中文名称: 氮化钛
• 中文别名: 纳米氮化钛
• 英文名称: titanium nitride
• 英文别名: titanium mononitride；azanylidynetitanium
• CAS: 11116-16-8；25583-20-4
• 化学式: NTi
• 分子量: 61.8867
• InChiKey: NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  2930 °C (lit.)
• 沸点：
  0°C
• 密度：
  5.24 g/mL at 25 °C (lit.)
• 闪点：
  0°C
• 溶解度：
  沸腾时溶于王水。
• LogP：
  0

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.01
• 重原子数：
  2
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  23.8
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  1

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  4.1

制备方法与用途

合成陶瓷材料：氮化钛

氮化钛简介

氮化钛（TiN）是一种合成陶瓷材料，极坚硬，其硬度接近于金刚石。在室温下，氮化钛化学稳定，但会被热浓酸侵蚀；在800℃常压下被氧化。它具有红外线反射特性，反射光谱类似于金的光谱，因此呈淡黄色。根据不同的基板材料和基材表面光洁度，氮化钛的相对摩擦系数约为0.4-0.9（无润滑）。其典型的晶体结构为氯化钠型（元素相对化学计量约为1：1），而TiNx复合物的热力学稳定系数x为0.6-1.2。全球首个超级隔热材料是由冷却到接近绝对零度的氮化钛薄膜制成，其隔热性能显著。

合成方法

最常用的氮化钛薄膜合成方法是物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）。两种方法都是将纯钛升华，并在高能量真空环境中与氮气反应。以下是几种常见的合成方法：

1. 粉末烧结法 通过将粉末状金属钛压缩到适当的密度，在1200℃纯氮气中由金属和气体之间的化学反应所释放的热量烧结成氮化物的反应产物氮化钛粉末：[2\text{Ti} + \text{N}_2 = 2\text{TiN}]。

2. 高温混合气反应法 在高温下，由四氯化钛-氮的混合气体与氨-氢的混合气体反应：[6\text{TiCl}_4 + 32\text{NH}_3 \rightarrow 6\text{TiN} + 24\text{NH}_4\text{Cl} + \text{N}_2]。

3. 加热石墨法 将钛-氢-氮混合气加热到高温通过石墨，冷却后沉积在基体材料上形成膜。

贮存

避免过热。该合金虽然化学性质稳定，但在热的苛性碱或过热的水蒸气中分解逸出氢和氨。一般钛化物（包括氮化钛）在氮气氛中经高温还原很易形成不纯的氮化钛。

用途

• 用作熔盐电解的电极和电触头等导电材料。

生产方法

1. 直接合成法 将金属钛放入加热炉中，在氮气气流中，加热至1000～1400℃直接合成得氮化钛。

2. 二氧化钛还原法 将二氧化钛和炭按比例充分混合，放入加热炉中，在氮气气流中加热至1250℃还原氮化制得氮化钛。粉碎得微细产品。也可用四氯化钛和甲烷、氮气、氢气氮化制得氮化钛。

通过这些合成方法可以得到高质量的氮化钛粉末，广泛应用于各种工业领域。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  氮化钛 生成 氧化钛(IV),金红石
  参考文献：
  名称：

  YASUTOMI, YOSHIYUKI;NAKAMURA, KOUSUKE;SOBUE, MASAHISA;KUBO, YUTAKA, NIPPON SEHRAMIKKUSU KEKAJ GAKUDZYUTSU ROMBUNSI, 97,(1989) N, S. 145-151

  摘要：

  DOI：
• 作为产物：
  描述：

  二氯二茂钛 在 氮气 作用下， 以 gas 为溶剂， 生成 氮化钛
  参考文献：
  名称：

  A microwave-optical double resonance spectroscopic study of TiO and TiN

  摘要：

  DOI：

  10.1016/0022-2852(90)90305-a
• 作为试剂：
  描述：

  氯甲酸苯酯 、 苯酚 在 氮化钛 作用下， 反应 2.0h， 以34.3 g of diphenyl carbonate were formed的产率得到碳酸二苯酯
  参考文献：
  名称：

  Process for the production of aryl carbonates

  摘要：

  含芳香酯基的碳酸酯可以通过将芳香单羟基化合物与光气或芳香单羟基化合物的氯碳酸酯反应而制得。在存在具有金属样性质（陶瓷前体）的硬质材料作为异相催化剂的情况下，使用温度在50℃至450℃范围内，压力在0.05至20巴范围内。

  公开号：

  US05679825A1

文献信息

• Matrix infrared measurement of TiN
  作者：F.W. Froben、F. Rogge

  DOI：10.1016/0009-2614(81)80012-7

  日期：1981.3

  Gas-phase reaction of active nitrogen with TiCl4 produces TiN, which has been stabilized in a Kr matrix at 10 K and measured by FTIR. The vibrational frequency of 1037 cm−1 in the matrix confirms the newest gas-phase analysis giving 1039.6 cm−1.

  活性氮与TiCl 4的气相反应生成TiN，该TiN已稳定在10 K的Kr基质中，并通过FTIR测量。基质中1037 cm -1的振动频率证实了最新的气相分析为1039.6 cm -1。
• ——
  作者：

  DOI：——

  日期：——
• Electronic transition moment of the A2Πr–X2Σ+ system of TiN
  作者：Haruhiko Ito、Kei-ichi C. Namiki、Tsutomu Tojo、Yohji Miyamoto、Masami Ohtaka

  DOI：10.1016/s0022-2860(02)00036-4

  日期：2002.10

  The A(2)Pi(r)-X(2)Sigma(+) transition of TiN was observed by the dispersed laser induced fluorescence (DLIF) spectroscopy. The relative intensities of the DLIF spectra were analyzed to determine the dependence of the electronic transition moment, R-e(r), on the internuclear distance, r, as R-e(r) proportional to 1 - 0.281(26)r} (1.380 Angstrom less than or equal to r less than or equal to 1.823 Angstrom). This r-dependence was analyzed simultaneously with the reported values of the spin-orbit constants for A(2)Pi(r), and the hyperfine-coupling constants for X(2)Sigma(+-) to evaluate the ionic character of the Ti=N bond, the 4s atomic character in the 9sigma orbital of X(2)Sigma(+), and the 4p atomic character in the 4pi orbital of A(2)Pi(r). These characters were confirmed to be in accordance with the reported theoretical prediction. A strong r-dependence was indicated for the 3d-4p mixing in the A(2)Pi(r) state due to the configuration mixing of the Ti(3d(4)) and Ti(3d(3)4p) states at a large internuclear distance. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.
• GLEASON, E. F.;HESS, D. W., PLASMA PROCESS, PITTSBURGH (PA),(1986) C. 343-349
  作者：GLEASON, E. F.、HESS, D. W.

  DOI：——

  日期：——
• SIOSAKI, TADASI, KOGE DZAJRE, 36,(1988) N0, S. 22-27
  作者：SIOSAKI, TADASI

  DOI：——

  日期：——