【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化钛制备，更为具体地，涉及一种用于磷酸铁锂掺杂的纳米二氧化钛的制备方法。
技术介绍
0、技术背景
1、二氧化钛因其具有较高的光催化活性、毒性低、价格便宜、高的化学和光学稳定性，近年来在生物分离、传感器、能量存储、太阳能电池、光催化等方向得到了广泛的关注。tio2有三种晶型结构，分别是锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。板钛矿型tio2属正交晶系，是一种亚稳态，目前研究很少，而锐钛矿型和金红石型tio2属六方晶系，具有较好的耐热性、热稳定性和化学稳定性，其中锐钛矿型tio2表现出高的催化活性、高的电化学活性和较强的紫外光吸收能力，已广泛应用于环境治理、光催化、电池等领域。目前锐钛矿型纳米级二氧化钛的制备方法主要有四氯化钛气相氧化法、硫酸氧钛或硫酸钛溶液液相水解法、溶胶-凝胶法等，可制得粒径均匀且细小的纳米二氧化钛。
2、例如，中国专利cn1636880a公开了一种制备锐钛矿型纳米二氧化钛的方法，是将一定质量的偏钛酸湿物料，加水配制成偏钛酸悬浮液，向其中逐滴加入na2co3水溶液，直到ph为9～11；然后边搅拌边加入含羧基的有机物(柠檬酸、草酸、丁二酸、甲酸等)或者甘油作为修饰剂，在50～80℃老化；随后用蒸馏水洗涤沉淀至滤液的电导率小于20ms/m，得到处理后的偏钛酸溶液，向其中加入硝酸和水直到溶液ph值为0.1，然后在室温下老化1h，最后将老化后的悬浮液在130～160℃下反应10h，得到颗粒粒径小、粒径范围为15～110nm的锐钛矿型纳米二氧化钛。
3、又如，中国专利cn1093
4、又如，中国专利cn101497459a公开了一种纳米级锐钛型二氧化钛粉末的制备方法，该方法是将偏钛酸先用去离子水或蒸馏水冲洗数次，除去so42-，然后在上述溶液中加入碱性发泡剂(尿素、碳酸铵等)，调节ph值到8.0～11.0，再加入表面改性剂(硬脂酸、硅酸钠等)，混合均匀后制得前驱体，最后将前驱体置于反应炉中，于500～750℃温度下反应2～3h，得到平均粒径为20～80nm，粒度分布均匀的锐钛型二氧化钛粉末。该方法中是使用了碱性发泡剂和表面改性剂，这两种物质具有一定的粘性，不易清洗，易引入杂质，且在煅烧过程中易团聚。
5、又如，中国专利cn1363521a公开了一种纳米级锐钛晶型二氧化钛的制备方法，该方法是用偏钛酸作原料，加入碳酸钠、碳酸氢钠等碱性溶液进行碱溶，然后将碱溶物质经过滤、洗涤至中性，得到正钛酸；再加入酸溶液进行两次酸溶，获得二氧化钛的溶胶；用凝聚剂对二氧化钛溶胶进行凝聚和挤水处理，用有机物萃取分离二氧化钛溶胶；再在凝聚剂的分解温度下煅烧分解除去有机物，冷却至室温后进行砂磨、气粉，获得锐钛晶型的纳米二氧化钛粉。该方法所制得的二氧化钛纯度有98％以上，粒径为5～30nm。但该方法工艺复杂，需要经过碱溶、二次酸溶、凝聚、挤水、有机物萃取分离、煅烧、砂磨、气粉步骤，且采用溶胶-凝胶的方法，加入有机凝聚剂和后续的有机溶剂萃取，增加了杂质引入的风险，生产成本高。
6、又如，中国专利cn110342572a公开了一种锐钛矿型纳米二氧化钛的制备方法，该方法是在超声震荡、加热及高速机械搅拌条件下，将钛酸丁酯溶于无水乙醇中形成钛醇溶液，然后将所得钛醇溶液加入碱溶液中；再将反应所得悬浊液移入反应釜中进行水热反应；反应所得物料经抽滤、酸洗、水洗，再经均质细化、喷雾干燥、煅烧得到锐钛矿型纳米二氧化钛。该方法制得的产品中的二氧化钛质量分数为99％以上，颗粒粒径均匀，粒径细小，为2～10nm，分散性好，无团聚现象。
7、又如，中国专利cn109354062a公开了一种锐钛型纳米二氧化钛及其制备方法与应用，其具体包括：将ticl4中加入纯水水解得到ticl4水溶液，然后在ticl4水溶液中加入盐酸制备得到ticl4酸解液；在酸解液中加入氢氧化钠中和多余的酸，并加入沉淀剂(naoh溶液、氨水和nh4hco3溶液)和分散剂(peg-2000或聚丙烯酸铵)进行沉淀反应，过滤得到沉淀和滤液，沉淀洗涤至中性备用；沉淀中加入分散剂并按固含量30～50％进行调浆得到浆料，浆料经砂磨和喷雾干燥后，在300～700℃的温度下煅烧60～150min，然后进行气流粉碎得到孔径小于124a的锐钛型纳米二氧化钛。该方法加入了沉淀剂和有机分散剂，组分较复杂，很难避免产物中的杂质残留。
8、锐钛型纳米二氧化钛已在制备光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池和气体传感器中得到广泛应用。在上述现有技术中，通过一系列制备方法可以得到粒径小或粒径分布均匀的锐钛型纳米二氧化钛，但均没有以形成钛络合物团聚体，然后直接利用剪切分散的方法来控制产物的粒径，且制备所得的产品都没有提及其杂质含量，而通常市场上的纳米二氧化钛均含有杂质，如氧化铁、氧化铝、铜、镁、锌等，杂质含量一般在0.01～0.5％。但在磷酸铁锂电池的生产过程中，在其中掺杂的锐钛型纳米二氧化钛含有杂质特别是磁性杂质会对电池电化学性能带来不利影响。此外，粒径分布均匀性差会造成后续掺杂的二氧化钛的分布不均，影响掺杂效果甚至会降低电池的电化学性能。因此，磷酸铁锂掺杂的锐钛型纳米二氧化钛如果具有超低杂质含量且粒径均匀，可以提高电池的电化学性能和磷酸铁锂晶体的化学稳定性，从而提高电池能量密度和循环寿命。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，利用强碱弱酸盐作为ph调节剂溶入冰水，使钛盐进行彻底水解，制得钛酸，再以氢氧化钠作为ph调节剂使钛酸进一步水解，制得钛络合物[ti(oh)4(oh)2]0，然后将络合物剪切分散后进行水热反应，反应结束后将产品水洗完全后煅烧制得纳米二氧化钛，所制备的纳米二氧化钛具有超低杂质含量，粒径小且粒径分布均匀，可以用于磷酸铁锂电池掺杂。
2、本专利技术提供的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其具体步骤包括：
3、(1)将强碱弱酸盐和温度为0～5℃的水按一定比例配置，置于0℃的冰水浴中，然后向其中滴加钛盐，得到海绵状钛酸沉淀液，其中强碱弱酸盐中的金属离子具有明显的焰色反应现象；
4、(2)将海绵状钛酸沉淀液离心分离，得到离心后的钛酸沉淀物；
5、(3)将强碱加入钛酸沉淀物中，搅拌并升温至一定温度，并保温一定时间，形成结晶前驱体钛络合物[ti(oh)4(oh)2]0，其中强碱中的金属离子具有明显的焰色反应现象；
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1.一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，以如下方法制备，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的强碱弱酸盐，包括碳酸钠、碳酸钾等，优选地选用碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的钛盐，包括硫酸钛、氯化钛等，优选地选用氯化钛。
4.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的将强碱弱酸盐和温度为0～5℃的水按一定比例配置，其强碱弱酸盐与水的质量比为1∶10～4∶10。
5.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，其强碱弱酸盐与钛盐的质量比为1∶5～1∶10。
6.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，其钛盐滴加到强碱弱酸盐的时间为20～40min。
7.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的强碱，包括氢氧化钠、氢氧化钾等，优选地选用氢氧化钠。
8.根据权利要求1所述的一种电池级
9.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，其强碱与钛盐的质量比为1∶1.5～1∶3。
10.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，优选含有同一种金属离子的强碱弱酸盐和强碱，如碳酸钠和氢氧化钠。
11.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，选用分散机将钛络合物进行剪切分散，优选地选用高速盘式分散机，转速设定为5000～20000r/min，剪切时间为10～20min。
12.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，水热反应的温度为110～150℃，压力为1.5～8.0bar，保温时间为360～720min，搅拌速度为0～500r/min。
13.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，方法中所用水为实验室二级水。
14.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所制备的纳米二氧化钛中的磁性物质含量小于0.2ppm，粒径大小为0～100nm，平均粒径为50nm。
...【技术特征摘要】
1.一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，以如下方法制备，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的强碱弱酸盐，包括碳酸钠、碳酸钾等，优选地选用碳酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的钛盐，包括硫酸钛、氯化钛等，优选地选用氯化钛。
4.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的将强碱弱酸盐和温度为0～5℃的水按一定比例配置，其强碱弱酸盐与水的质量比为1∶10～4∶10。
5.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，其强碱弱酸盐与钛盐的质量比为1∶5～1∶10。
6.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，其钛盐滴加到强碱弱酸盐的时间为20～40min。
7.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的强碱，包括氢氧化钠、氢氧化钾等，优选地选用氢氧化钠。
8.根据权利要求1所述的一种电池级纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，强碱加入钛酸沉淀物中搅拌并升温至40～45℃，并保温100～15...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖周荣，缑可贞，杨纯，周阳，周高明，袁兴，李凤，梁益超，
申请(专利权)人：宜宾天原科创设计有限公司，
类型：发明
国别省市：
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