一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，包括：将氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下反应，得到包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；将二氧化钛微粒和氯气气固分离，得到电子级二氧化钛超细粉体。本发明专利技术方法区别于现有技术，工艺流程短，生产成本低，环境污染少，生产得到的产品杂质含量低、金红石含量高、粒度一致性好、球形度高。由于在气相氧化反应过程中，引入一定比例的氧化钒，使得二氧化钛的介电常数和电导率等电学性能得到极大的改善，提升了电子器件的稳定性，增强了二氧化钛超细粉体在热敏/压敏电阻、半导体电容器和电池材料等领域的使用性能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法本案是以申请日为2017-05-25，申请号为201710376675.X，名称为“一种气相氧化法制备电子级二氧化钛超细粉体的方法”的专利技术专利为母案而进行的分案申请。
本专利技术涉及无机材料和电子材料
，具体说是一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法。
技术介绍
二氧化钛是重要的金属氧化物之一，广泛应用于军工、橡胶、塑料、造纸、油墨、化纤及化妆品等工业。高纯二氧化钛超细粉体由于具有半导体性能、介电常数和电阻率较高等特点，广泛应用于热敏/压敏电阻、半导体电容器和电池等领域。目前，电子级二氧化钛超细粉体的制备方法主要有液相法和气相法，液相法主要是以钛的氯化物、醇盐化合物等为原料，通过硫酸法、水解法和氯化法等在液相中化学反应制备二氧化钛纳米粉体，液相法也是工业上制备高纯二氧化钛粉体的主要方法。由于超细TiO2颗粒小、比表面积大、表面能高，在干燥和煅烧过程易引起团聚，特别是硬团聚，使产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用范围，液相法工序较多，生产过程繁杂，制备成本高；气相法生产二氧化钛超细粉体的技术水平及工艺参数控制要求高，制得的产品质量好，是现阶段行业研究的热点，但产品的介电常数和电导率等电学性能仍有待提高，限制了其在热敏/压敏电阻、半导体电容器和电池材料等领域的进一步发展。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，该方法工艺简单，制得的产品杂质含量低，金红石含量高，介电常数和电导率高。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，包括：S1、将氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下反应，得到包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；S2、将二氧化钛微粒和氯气气固分离，得到电子级二氧化钛超细粉体。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的气相氧化法制备二氧化钛超细粉体，工艺流程短，生产成本低，环境污染少，生产得到的产品杂质含量低、金红石含量高、粒度一致性好、球形度高。由于在气相氧化反应过程中，引入同样在电子材料领域性能表现优越的氧化钒，使得二氧化钛的介电常数和电导率等电学性能得到极大的改善，提升了电子器件的稳定性。本专利技术方法对提高电子级二氧化钛超细粉体的质量，保证电子器件稳定性，提高产品市场竞争力具有十分重要的意义，可进一步推动电子级二氧化钛超细粉体的制备技术的发展。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。本专利技术最关键的构思在于：采用氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下进行气相氧化反应，使二氧化钛超细粉体中引入氧化钒，提高产品的介电常数和电导率等电学性能。具体的，本专利技术提供的气相氧化法制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，包括：S1、将氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下反应，得到包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；S2、将二氧化钛微粒和氯气气固分离，得到电子级二氧化钛超细粉体。本专利技术方法为气相氧化法，其主要反应原理如下：至少1500℃高温下，TiCl4+VCl4+O2→(Ti/V)O2+TiO2-V2O5+Cl4反应生成的包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物，经气固分离后，即可得到包含氧化钒的电子级二氧化钛超细粉体，氯气可经过液碱吸收制成次氯酸钠等副产品，提高原料的利用率。整个工艺流程简单，生产成本低，可实现连续化、自动化生产，减少对环境的污染。由于在二氧化钛超细粉体中引入了一定比例的钒氧化物，有效提升了二氧化钛超细粉体的介电常数和电导率等电学性能，增强了二氧化钛超细粉体在热敏/压敏电阻、半导体电容器和电池材料等领域的使用性能和稳定性。经测试，采用本专利技术方法制得的二氧化钛超细粉体，其一次粒度集中在10nm～160nm，产品纯度可达99.95％，其中氧化钒的含量为0.45％-9％，金红石型二氧化钛含量为91％-99.6％，产品中氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化铁、氧化钾等杂质的含量均小于10ppm，粉末介电常数可达135-165，随温度上升电导率提升速率更快，当加热到420℃时，电导率增大至常温态的120-130倍。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的气相氧化法制备二氧化钛超细粉体，工艺流程短，生产成本低，环境污染少，生产得到的产品杂质含量低、金红石含量高、粒度一致性好、球形度高。由于在气相氧化反应过程中，引入同样在电子材料领域性能表现优越的氧化钒，使得二氧化钛的介电常数和电导率等电学性能得到极大的改善，提升了电子器件的稳定性。本专利技术方法对提高电子级二氧化钛超细粉体的质量，保证电子器件稳定性，提高产品市场竞争力具有十分重要的意义，可进一步推动电子级二氧化钛超细粉体的制备技术的发展。进一步的，按重量比计，氯化钛蒸汽∶氯化钒蒸汽＝1∶0.005～0.099。进一步的，反应时间为5min以上，可以使反应更充分。进一步的，气固分离的方法为将二氧化钛微粒和氯气的混合物急剧冷却，使二氧化钛微粒与氯气分离开来。采用急剧冷却的气固分离方式，可以有效避免氯气溶入固相。进一步的，气固分离后得到的氯气通入碱液中处理，可以制成次氯酸钠等副产品，提高原料的利用率。进一步的，所述步骤S1具体为：将纯度≥99.99wt％的四氯化钛与纯度≥99.9wt％的四氯化钒按照重量比为氯化钛∶氯化钒＝1∶0.005～0.099的配比加入到密闭预热炉内，预热至450℃以上得到氯化钛和氯化钒的混合蒸汽，同时将纯度≥99.9wt％的氧气加热到1500℃以上，然后将氯化钛和氯化钒的混合蒸汽以及氧气喷入氧化反应器内进行气相氧化反应，生成包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物。其中，将纯度≥99.9wt％的氧气加热到1500℃以上，有利于产品形成金红石晶型。实施例11、将纯度为99.99wt％的四氯化钛与99.9wt％的四氯化钒按质量百分比1∶0.035进行配料，在密闭预热炉内预热至480℃，得到氯化钛和氯化钒的混合蒸汽；2、在氧气加热炉内将纯度≥99.9wt％的氧气加热到1580℃；3、将上述氯化钛和氯化钒的混合蒸汽与氧气通过喷枪喷入氧化反应器内高温下进行气相氧化反应，反应7min，生成包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；4、对氧化反应器内的产物进行急剧冷却，使得二氧化钛微粒和氯气气固分离；5、产生的氯气经过液碱吸收制成次氯酸钠等副产品；6、积尘室的二氧化钛微粒则做为产品收集；经测试，本实施例1制得的产品的一次粒度主要集中在16nm～145nm之间，产品中氧化硅含量为4ppm、氧化铝含量为10ppm、氧化钠含量为2.9ppm、氧化铁含量为4.5ppm、氧化钾含量为2.3ppm。实施例21、将纯度为99.99wt％的四氯化钛与99.9wt％的四氯化钒按质量百分比1∶0.056进行配料，在密闭预热炉内预热至500℃，得到氯化钛和氯化钒的混合蒸汽；2、在氧气加热炉内将纯度≥99.95wt％的氧气加热到1550℃；3、将上述氯化钛和氯化钒的混合蒸汽与氧气通过喷枪喷入氧化反应器内高温下进行气相氧化反应，反应6min，生成包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；4、对氧化反应器内的产物进行急剧冷却，使得二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于，包括：S1、将氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下反应，得到包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；按重量比计，氯化钛蒸汽∶氯化钒蒸汽＝1∶0.005～0.099；S2、将二氧化钛微粒和氯气气固分离，得到电子级二氧化钛超细粉体。

【技术特征摘要】
1.一种制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于，包括：S1、将氯化钛蒸汽、氯化钒蒸汽与氧气在1500℃以上的高温条件下反应，得到包含氧化钒的二氧化钛微粒和氯气的混合物；按重量比计，氯化钛蒸汽∶氯化钒蒸汽＝1∶0.005～0.099；S2、将二氧化钛微粒和氯气气固分离，得到电子级二氧化钛超细粉体。2.根据权利要求1所述的制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于：反应时间为5min以上。3.根据权利要求1所述的制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于：气固分离的方法为将二氧化钛微粒和氯气的混合物急剧冷却，使二氧化钛微粒与氯气分离开来。4.根据权利要求1所述的制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于：气固分离后得到的氯气通入碱液中处理。5.根据权利要求1所述的制备电子级二氧化钛超细粉体的方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：将纯度≥99.99wt％的四氯化钛与纯度≥99.9wt％的四氯化钒按照重量比为氯化钛∶氯化钒＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：包晓刚，叶旦旺，颜玉萍，范志强，张高平，
申请(专利权)人：三祥新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35