一氧化钛是一种具有碱性氧化性质和强还原性的化合物，易于被氧化。它可以与硫酸或盐酸反应产生氢气，并形成三价钛盐Ti2(SO4)3或TiCl3。在沸腾的硝酸中，一氧化钛被氧化为二氧化钛。它还可以与卤素（如F2、Cl2、Br2等）反应形成四价钛的化合物TiCl4或TiOCl。当在空气中加热至800℃时，一氧化钛被氧化为二氧化钛。此外，它还可以与TiC和TiN形成连续固溶体。
一氧化钛在Ti-O系中形成连续固溶体，其稳定范围为含氧量为47.4-54.0%（原子百分数）。它与黄金同属面心立方晶系，在自然界中的颜色最接近黄金，因此在装饰行业及相关领域有广泛的应用。
一氧化钛（TiO）是由钛和氧组成的无机化合物。它可以通过在1500℃下使二氧化钛和金属钛反应而成。一氧化钛是一种非整比化合物，其实验式为TiO0.7至TiO1.3。这是由于缺陷岩盐结构中钛或氧的空位引起的。在纯TiO中，约有15%的钛和氧位处于空位状态。通过精确的退火处理，可以使空位有序化，从而产生具有较低电阻率的单斜晶型。此外，人们还发现在高温下，钛原子以三角棱柱配位的形式存在。
一氧化钛的酸溶液在短时间内是稳定的，然后会分解产生氢气。
气相中的一氧化钛在较冷的恒星（M型）的光谱中显示出明显的能带。2017年，人们首次在外行星的大气中发现了一氧化钛。此外，已经有证据表明星际介质中存在着双原子分子TiO。
将金属钛和二氧化钛按照反应计量混合，在经过真空抽气的氧化铝容器中加热至1600℃进行反应。另外，还可以在1.32×107Pa的氢气流中，将二氧化钛还原为一氧化钛，温度为2000℃。
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