用均相沉淀由TiOCI*制作单分散结晶TiO*特细粉末方法技术

本发明专利技术涉及一种生产单分散的结晶的二氧化钛特细粉末的方法。本发明专利技术制法是使用不含氢氧化钛的稳定的且透明的氯化氧钛溶液可制得结晶的二氧化钛特细原生颗粒和单分散结晶的二氧化钛特细粉末。另外，由于二氧化钛直接由自发沉淀反应而结晶，无需长时间的生长或附加的后加热处理，使得生产过程简化。再有，通过改变添加乙醇的量、沉淀温度、沉淀时间或施于沉淀物的压力可重复地控制金红石相和锐钛石相的混合比率及二氧化钛晶体的颗粒尺寸。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用均相沉淀由TiOCl2制作单分散结晶TiO2特细粉末方法本专利技术涉及一种制作单分散的和结晶的二氧化钛(TiO2)特细粉末的方法。尤其是，本专利技术涉及制作单分散的和结晶的二氧化钛特细粉末的方法。它包含步骤(a)通过向未稀释的四氯化钛(TiCl4)中加入蒸镏水的冰块或冰冷的蒸镏水，制备浓度大于或等于1.5M的含水的氯化氧钛(TiOCl2)溶液；(b)通过加入适量的蒸镏水将上述含水的氯化钛溶液稀释至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的含水的氯化氧钛溶液并将温度保持在15-155℃的范围内得到二氧化钛沉淀物；及(d)通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制作单分散的和晶体的二氧化钛特细粉末。二氧化钛，通常用作去除环境污染物的催化剂、用作颜料的材料、用于塑料产品的添加剂或光多涂层试剂，这样的二氧化钛具有结晶结构的两种相态，即锐钛石型和金红石型。具有锐钛石相的二氧化钛由于它的高旋光性而用作丙酮、苯酚或三氯乙烯的光分解的光催化剂，用作如一氧化氮和二氧化氮等的氧化氮的氧化系统及太阳能的转化装置。具有金红石相的二氧化钛由于其保护紫外线的好的散射作用而广泛用作白色颜料。由于它具有高的介电常数和折射率，好的吸油性的调色能力，及即使在强酸或强碱条件下的化学稳定性，它还可用于光学涂层，光和电子束分裂器及防反射涂层。由于二氧化钛具有广泛的化学稳定性和非化学计算的相域，按照氧分压显示不同电性能。由于这些，它还可用于湿度传感器及高温氧传感器，且它的使用领域变得广泛。通常，通过采用为气相方法的氯化方法，或液相方法的硫酸盐方法制作二氧化钛粉末。由Du Pont在1956年在美国投产的氯化方法中，四氯化钛用作原材料，它与空气中的水分发生剧烈反应并发生水解，且反应温度需高于-->1000℃。另外由于在该方法中的副产物有腐蚀性的氯化氢(HCl)或氯气(Cl2)，这个方法需要额外的保护装置，导致了较高的生产费用。由于由氯化方法产生的二氧化钛粉末是精细的而不是精糙的，需要给以外部电场的附加设备或控制反应物混合比率以控制二氧化钛粉末的颗粒形状和颗粒尺寸。在1916年在挪威由Titan公司开发的硫酸盐方法中，硫酸钛(TiSO4)通常在温度高于95℃时水解，在800-1000℃焙烧且然后磨成粉状的以生产二氧化钛粉末。在这些焙烧和磨成粉状的过程中，混入杂质引起了最终的二氧化钛粉末的质量降低。然而，和气相方法相比，以硫酸盐方法为代表的液相方法仅需要温和的温度条件并有可能生产大量的二氧化钛，因此，已有一些其它的报道谈及在氯化方法中使用四氯化钛作为原材料的改进的液相方法或新的液相方法以制作结晶的二氧化钛粉末。俄国专利SU-1,398,321描述了一种新的液相方法，好向四氯化钛溶液中加入适量的锐钛石相的含钛晶种。通过加热水解以沉淀二氧化钛粉末并通过一个附加过程如高温处理来制作沉淀的二氧化钛。这个过程简单但需要600-650℃的附加的高温处理以获得锐钛相的二氧化钛，且以更高的温度处理以获得金红石相的二氧化钛。另外，在JP9-124,320，中谈到通过向溶解于醇如丁醇的四氯化钛中添加水，并和各种碱金属或碱土类金属的乙酸盐，碳酸盐，草酸盐和柠檬酸盐中的一种混合以形成凝胶。随后，以高温处理得到的凝胶而制成二氧化钛。由这种方法生产的二氧化钛粉末的物理性能很好，但这种方法需要昂贵的添加剂如有机酸并需要高温处理以在凝胶形成之后去除添加的有机酸。开发了另外的方法如溶胶—凝胶法及水热合成法以控制二氧化钛粉末的性能如颗粒形状，颗粒尺寸及颗粒尺寸的分布。金属醇盐通常用于在实施室规模制作具有均匀尺寸的球形二氧化钛粉末且这种溶胶-凝胶法使用醇盐可生成具有均匀的，尺寸小于1.0μm的精细的球形粉末。然而由于醇盐在空气中水解强烈，需要严格控制反应条件。另外，醇盐的高昂价格限制了它的商品化生产。水热合成法在高温和压力条件下使用-->高压釜可制造高质量粉末，但直到现在连接的过程是不可能的。本专利技术成功地配制了一种新的二氧化钛粉末制作方法。在该方法中，有可能制备具有良好性能如颗粒形状，颗粒尺寸和颗粒尺寸的分布，重复性和连续性的二氧化钛粉末。再有，较易地控制二氧化钛晶体的锐钛石相和金红石相的混合比率。本专利技术的目的在于提供一种生产单分散的结晶的二氧化钛特细粉末的生产方法，在其中有可能制造出有良好性能如颗粒形状、颗粒尺寸和颗粒尺寸的分布的二氧化钛，不需要附加处理的可重复性和连续性生产，且其易于控制二氧化钛晶体的锐钛石相和金红石相的混合比率。图1是一曲线图，它显示了随沉淀反应温度变化的单分散性结晶二氧化钛特细粉末的金红石相的体积比例的变化，它是在不同反应温度下，以钛离子浓度为0.47M的氯化氧钛溶液制备的沉淀物并由该沉淀物的金红石相和锐钛石相的X-射线衍射的峰值强度的比率计算而得。图2是一曲线图，它显示由单分散的结晶的二氧化钛特细粉末的X-射线衍射图样所得到的在各种沉淀反应温度下原始颗粒尺寸。图3是具有在130℃沉淀的金红石相和锐钛石相的混合的单分散的和结晶的二氧化钛特细粉末的扫描电子显微镜(SEM)显微图(×10,000)。图4是具有金红石相的单分散性结晶二氧化钛特细粉末的SEM显微图(×10,000)，该金红石型相是由在100℃及5巴压力下形成的金红石相和锐钛石相混合物的沉淀物转变而得。图5是在60℃沉淀出的具有金红石相的单分散结晶二氧化钛特细粉末的SEM显微图(×10,000)。图6是在17℃沉淀出的具有金红石相的单分散结晶二氧化钛特细粉末的SEM显微图(×10,000)。在本专利技术中，使用由四氯化钛作为原材料制备的稳定的透明的氯化氧钛溶液通过自发沉淀制备出了单分散结晶二氧化钛粉末。本专利技术提供一种生产单分散的和结晶的二氧化钛特细粉末的方法包含步骤有：(a)通过向未稀释的四氯化钛中添加入蒸镏水的冰块或冰冷的蒸镏水，制备浓度大于或等于1.5M的水样氯化氧钛(TiOCl2)溶-->液；(b)通过加入适量的蒸镏水将上述水样氯化氧钛溶液稀释至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的水样氯化氧钛溶液并将温度保持在15-155℃的范围内得到二氧化钛沉淀物；及(d)通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制作单分散的结晶的二氧化钛特细粉末。详细地说，本专利技术提供一种生产单分散的和结晶的二氧化钛特细粉末的方法，包含步骤有：(a)通过向未稀释的四氯化钛溶液中添加蒸镏水的冰块或冰冻的蒸镏水，制备浓度大于或等于1.5M的水样氯化氧钛溶液；(b)使用适量的蒸镏水将上述水样氯化氧钛溶液稀释至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的水样氯化氧钛溶液并将温度保持在75-155℃的范围内保持20分钟至3小时得到二氧化钛沉淀物；及(d)通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制作单分散的晶体的二氧化钛特细粉末。本专利技术还提供一种生产单分散的结晶的二氧化钛特细粉末的方法包含步骤有：(a)通过向未稀释的四氯化钛溶液中添加蒸镏水的冰块或冰冻的蒸镏水，制备浓度大于或等于1.5M的水样氯化氧钛溶液；(b)使用适量的蒸镏水将上述水样氯化氧钛溶液稀释至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的水样氯化氧钛溶液并将温度保持在15-70℃的范围内保持2至60小时可得到二氧化钛沉淀物；及(d)通过对上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制作单分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产单分散的结晶的二氧化钛（ＴｉＯ↓［２］）特细粉末的方法。其特征在于包含的步骤有： （ａ）通过向未稀释的四氯化钛（ＴｉＣｌ↓［４］）中加入蒸馏水的冰块或冰冻的蒸馏水，制备浓度大于或等于１．５Ｍ的含水的氯化氧钛（ＴｉＯＣｌ↓［２］）溶液； （ｂ）通过加入适量的蒸馏水稀释上述水样的氯化氧钛溶液至一特定的浓度； （ｃ）通过加热上述稀释的水样的氯化氧钛溶液且将温度保持在１５－１５５℃的范围内得到二氧化钛沉淀物；以及 （ｄ）通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制备单分散的晶体的二氧化钛特细粉末。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 1998-7-16 28928/981、一种生产单分散的结晶的二氧化钛(TiO2)特细粉末的方法。其特征在于包含的步骤有：(a)通过向未稀释的四氯化钛(TiCl4)中加入蒸镏水的冰块或冰冻的蒸镏水，制备浓度大于或等于1.5M的含水的氯化氧钛(TiOCl2)溶液； (b)通过加入适量的蒸镏水稀释上述水样的氯化氧钛溶液至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的水样的氯化氧钛溶液且将温度保持在15-155℃的范围内得到二氧化钛沉淀物；以及(d)通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制备单分散的晶体的二氧化钛特细粉末。2、一种生产单分散的结晶的二氧化钛特细粉末的方法。其特征在于包含的步骤有：(a)通过向未稀释的四氯化钛(TiCl4)中加入蒸镏水的冰块或冰冻的蒸镏水，制备一种浓度大于或等于1.5M的含水的氯化氧钛(TiOCl2)溶液；(b)通过加入适量的蒸镏水稀释上述水样的氯化氧钛溶液至一特定的浓度；(c)通过加热上述稀释的水样的氯化氧钛溶液且将温度保持在75-155℃范围内保持20分钟至3小时得到二氧化钛沉淀物；以及(d)通过将上述的二氧化钛沉淀物过滤、清洗和干燥制备单分散的晶体的二氧化钛特细粉末。3、一种生产单分散的结晶的二氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宣在，朴淳东，金敬镐，郑龙焕，鞠溢铉，
申请(专利权)人：韩国原子力研究所，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]