氧化钛铁是一种由钛和铁元素共同组成的复合氧化物，其化学式为(Fe,Ti)₂O₃或FeTiO₃（钛铁矿形式），在矿物学中常被称为钛铁矿或铁钛矿。这种物质在自然界中以黑色或棕黑色晶体形式存在，莫氏硬度介于5-6之间，具有典型的金属光泽。从微观结构来看，其晶体属于三方晶系，晶格常数a=5.088Å（1Å=10^-10米），c=14.092Å，这种独特的晶体结构使其在多个工业领域展现出特殊价值。
在物理特性方面，氧化钛铁表现出优异的耐高温性能（熔点约1470℃）和相对密度4.7-4.8g/cm³。特别值得注意的是它的电磁特性，作为一种天然的半导体材料，其带隙宽度约为2.54eV，这种特性使其在光电转换领域具有潜在应用价值。工业上主要通过选矿法从钛铁矿砂中提取，南非、澳大利亚和加拿大的矿床储量最为丰富，其中南非理查兹湾矿区的矿石品位（TiO₂含量）可达48%以上。
氧化钛铁在现代工业中扮演着多重角色，其中最重要的应用是作为生产钛白粉（二氧化钛颜料）的原材料。通过硫酸法或氯化法工艺，每吨钛铁矿约可生产0.45吨TiO₂颜料。此外在冶金领域，它被用作炼钢中的护渣材料，能有效控制钢水温度（降低约20-30℃）并改善钢锭结晶质量。近年来随着新能源技术的发展，研究人员发现其作为锂离子电池负极材料的可能性，理论比容量高达745mAh/g，是石墨材料的2倍以上。
环保应用方面，氧化钛铁因其光催化特性引起广泛关注。在紫外线照射下，其表面产生的空穴-电子对能高效分解有机污染物，对甲基橙染料的降解率可达92%（120分钟照射）。地质学家则利用其磁学特性研究古地磁场变化，因为晶体中的铁离子会在冷却过程中记录当时的地磁场方向。需要特别说明的是，人工合成的氧化钛铁薄膜（厚度50-200nm）在太阳能电池领域展现出11.3%的光电转换效率，这为低成本光伏材料开发提供了新思路。
从市场角度来看，全球氧化钛铁年产量约600万吨，其中70%用于钛白粉生产。中国作为最大消费国，2022年进口量达287万吨，主要来自莫桑比克和越南。随着新能源汽车和环保产业的快速发展，预计到2025年高端氧化钛铁材料（纯度≥99%）的市场规模将突破18亿美元。当前研究热点集中在纳米级氧化钛铁的制备，通过水热法可获得粒径20-50nm的粉体，其比表面积达150m²/g，这种纳米材料在催化领域的活性是常规产品的3-5倍。
