液態烷烴回流包碳法製備納米碳化鈦的製作方法
2023-04-26 17:02:21 3
專利名稱：液態烷烴回流包碳法製備納米碳化鈦的製作方法
技術領域：
本發明屬於髙溫結構陶瓷粉體材料製備領域，具體涉及到以有機碳骨架包覆鈦源為先驅體製備TiC陶 瓷納米粉體的製備方法。
背景技術：
近年來，過渡族金屬碳化物由於其重要的科學價值及其潛在的巨大應用前景已引起了研究人員極大的 興趣，人們競相的採用不同的思路合成此類碳化物。
TiC是過渡金屬碳化物中最重要的功能結構材料之一，具有高強度、高硬度、耐高溫、耐酸鹼、耐磨 損、低逸出功以及良好的導電、導熱性等一系列優點，常用來製備TiC基硬質合金或用TiC作增強相的髙 強度、高導電性的金屬基複合材料。廣泛應用於金屬陶瓷、機械加工，冶金礦產，航天航空，微電子等領 域。
現階段，WC是最常用的一種金屬碳化物，研究表明TiC在溶點、硬度、抗氧化性等方面都要優於 WC:加之近年來，W資源短缺，使得WC的成本大幅上升，TiC相比WC更有成本優勢，這也從側面推 動了人們對TiC的應用與研究。有關TiC合成與應用的研究近年來備受人們的關注，尤其是使用來源廣泛 而且廉價的有機物作為碳源製備本相TiC陶瓷更是研究熱點中的熱點。
目前，從反應機理的角度進行劃分，製備TiC的主要方法有以下幾種l)碳熱還原反應法。以無機 碳粉與二氧化鈦粉體為原料的碳熱還原反應製備碳化鈦的方法是唯一的工業化的方法，該方法採用機械球 磨混料，反應溫度一般高達1700"。 2)無機聚合物裂解法。研究採用該方法製備SiC、 BC、 TiN、 TiCN 的較多，對於採用該方法製備TiC的研究尚且處在初期探索階段。3)單質碳與鈦金屬直接反應法。使用 該方法製備碳化鈦時，原料的成本較髙、產物需進一步球磨分級。4)鎂熱還原反應法。該方法用液態金 屬氣化物與液態鎂反應，通過鎂還原金屬氣化物置換出Ti和C原子，通過放熱反應形成TiC,使用該方法 製備碳化鈦時，難以獲得純淨的產物。5)鈣熱還原反應法等。
在眾多製備方法中，Ti02碳熱還原反應法具有原料豐富，工藝簡單，成本較低等優點而得到了廣泛的應 用，最新文獻也較多地報導了該方法的一些發展或是對該方法的改進。大量的文獻顯示，研究人員以碳熱 還原反應為製備機理，嘗試使用新的廉價的碳源，採用新的混合方式(溶膠凝膠、氣態裂解包覆等)製備 碳化鈦。由於新的碳源的引入，原料之間的混合方式發生了巨大轉變，促使前驅體中鈦源與碳源之間的接 觸面積顯著提髙,從而大幅降低碳熱還原反應實際進行的溫度,製備出整比的髙純TiC。例如:Yasuo Gotoha^ K咖aku Fujimura等人(J. Materials Research Bulletin 36 (2001) 2263-2275)以Ti02的溶膠與甲基纖維素溶液 混合乾燥製得的複合物為原料，在氬氣的保護下，通過碳熱還原反應製備TiC。甲基纖維素作用是熱解提
供碳源，製備TIC (氧的含量0.60 -2,32 wt。/。灘度可降到1300": Yongsoon shin, Xiaohong S.等人(Advanced Materials 16 (2004) 1212-1214)以濾紙作為碳源，TVzor-LA((NH4)2Ti(OH)2(C3H502)2，2.23M in Ti)作為鈦源， 通過碳熱還原反應制的TiC,製備溫度可降至13501C,氧含量可降至0.24%: Koc， Rasit等人(JoumaI of materials science 34 (1999) 3083-3093)以納米1102粉為原料，通過熱分解丙烯((:3}^ )將單質無機C沉積在 Ti02粉末上來增加反應物的接觸面積，從而將碳熱還原反應溫度降低至1300t:。
目前，研究較多的，基於碳熱還原反應，製備TiC的方法主要有以下兩種1.溶膠-凝膠法，通過溶 膠凝膠的混合方式來提供有機碳源與鈦源；2.氣態碳氫化合物裂解包碳法，通過氣態碳氫化合物分子的裂
解包碳來提供碳源。以上兩種方法都不同程度的存在許多缺陷，例如溶膠-凝膠法，原料較易水解、成本 高、產率低、產物純度較低，工藝繁瑣；氣態烷烴裂解包碳法，先驅體不能實現納米Ti02粒子在單分散狀
態下包碳，所製備的TiC晶粒偏大、設備要求高、耗能大、產物純度較低等，因此也就限制了這兩種方法
在工業上的應用。
本發明的目的是為了克服上述溶膠-凝膠法和氣態烷烴裂解包碳法在碳熱還原製備納米碳化鈦時所存
在的缺陷，提供一種新的有機碳源和新的混合包覆法製備納米TiC粉體的方法。
本發明的基本構思是以液態的烷烴為碳源，水合二氧化鈦為鈦源，兩種原料在一定溫度下長時間回 流過程中，利用二氧化鈦網鏈狀骨架結構極強的吸附能力，將液態烷烴碳鏈逐步牢固吸附富集包覆在單分 散納米二氧化鈦顆粒表面或是嵌入到顆粒的網鏈狀骨架結構的層間或是層中，從而實現碳源與鈦源充分緊 密接觸，進而大幅度地降低碳熱還原反應進行的溫度，最終製得納米TiC粉體。
發明內容
本發明提供了一種新穎的利用液相回流法得到有機碳鏈包覆的納米Ti02核殼粉體為先驅體，經後續 不同路徑的熱處理製得納米TiC粉體的新方法與新的技術路線。
具體來講本發明以水合二氧化鈦為鈦源，以液態烷烴混合物(C -C16)為碳源，兩者經過回流製備得 到垸烴碳鏈包覆銳鈦晶型Ti02粒子的核殼複合先驅體粉體,此先驅體粉體再經後續熱處理實現有機碳的充 分的無機化轉變與碳熱還原反應，最終製備得到納米TiC粉體。
其具體工序步驟如下
(1)備料無水乙醇與液態烷烴混合物的體積比4: 1~6: 1，每500ml液態烷烴混合物用25 100g 水合二氧化鈦。
(1) 回流無水乙醇與水合二氧化鈦所形成的懸浮液在40 10(TC下回流l 10h;然後將液態的烷烴 混合物(C -C16)與用乙醉回流後所得的沉澱粉體混合，並在100~250"下回流6 12天，直至 形成深黑色沉澱為止，過濾，得到黑色沉澱物；過濾所得的烷烴濾液經水萃(去除乙醇)，無水 CaCh乾燥(除水)後,循環使用。
(2) 乾燥將承載有黑色沉澱物的髙鋁瓷舟或容器放入到密閉的管式氣氛爐內，然後通入流動的氬氣，
時間l 3h,在流動氬氣的保護下，升溫至80 1加"，保溫0.5 2h;然後冷卻到室溫取出樣 品，得到黑色的被烷烴碳鏈包覆銳鈦晶型Ti02粒子的核殼複合先驅體粉體，此時先驅體粉料晶粒 度4^9nm，比表面積巨大(300 400mVg)且具有非材料自身的多孔性結構。
(3) 裝料將黑色先驅體粉料裝入高鋁瓷舟或容器內並壓緊，放入管式氣氛爐內密閉；
(4) 高溫熱處理在氬氣氣氛或真空條件下，分別可採用以下幾種熱處理方式，均能得到納米TiC粉 體。
① 兩段熱處理.
將管式爐的剛玉管反應室抽至iJ-0.08 -0.1MPa真空度時通入氬氣，裝滿至稍大於一個標準大氣壓，再 通入流動氬氣，流動時間為l~2h，然後關閉氣源，水封出氣孔，使剛玉管反應室內處於氬氣常壓自然保 護狀態，然後加熱升溫至500 抑0TC,保溫l 4h:接下來通入髙純流動氬氣，並升溫至1200 1500TC, 保溫l 4h;然後自然冷卻到室溫。
② 單段靜止氬氣保護熱處理.
將管式爐剛玉管反應室內充滿氬氣至稍大於1個標準大氣壓，再通流動氬氣，時間l~3h，然後關閉 氣源，水封出氣孔，使剛玉管內處於氬氣常壓自然保護狀態，然後加熱升溫至1200 150(TC,保溫l 4h; 然後自然冷卻到室溫。
③ 單段流動氬氣保護熱處理.
將管式爐剛玉管反應室內充滿氬氣至稍大於1個標準大氣壓，再通流動氬氣，時間l~3h,然後 剛玉管在高純流動氬氣保護下，加熱升溫至1200 1500X:，保溫l 4h;然後通入氬氣直至冷卻 到室溫。 ④真空條件熱處理
將管式爐的剛玉管反應室抽到"0.09 "0.1MPa真空度，然後關閉真空泵。加熱升溫至1200 1500 TC,保溫l 4h。然後，然後通入氬氣直至冷卻到室溫。
(5) 取樣不同含碳量的先驅體粉體途徑不同的熱處理工藝處理後從反應室的瓷舟內取出產物，從而 得到純淨的納米TiC粉體，晶粒度10-20nm,粒徑2040ran。
本發明的反應過程可歸結為烷烴碳鏈包覆Ti02核殼粒子的複合先驅體粉體的有機碳無機化轉變與碳 熱還原反應。高溫條件下被二氧化鈦粒子強烈吸附的烷烴碳鏈還未脫附就熱分解了，形成被無定形的無機 碳包現的二氧化鈦的核殼粉體，然後隨著熱處理溫度的進一步升高殼層的無機碳與核區的二氧化鈦發生碳 熱還原反應，從而製得納米TiC粉體。整個反應過程涉及到兩種核殼複合粉體垸烴碳鏈包覆的二氧化鈦 核殼粉體、無機碳包覆的二氧化鈦核殼複合粉體；被有機碳包覆的核殼粉體具有較大比表面積且具有多孔 結構，活性較髙，在熱處理過程中不易產生團聚，這對於無機碳包覆的核殼粉體的粒子生長有顯著的抑制
粒徑作用，因此易於得到納米級顆粒的無機碳包覆的二氧化鈦粒子；對被無機碳包覆的納米Ti02核殼粉體
在後續熱處理過程中,由於碳的阻隔作用不易產生團聚，對於最終產物TiC粒子的生長有顯著的抑制作用， 因此容易製備得到納米級顆粒的TiC粉體。
本發明所製備的是髙純的納米TiC粉體。通過調整先驅體製備時的回流時間與回流溫度，可以製備得 到不同含碳量(有機碳)的納米級核殼複合先驅體粉體；通過不同的熱處理工藝可以調整有機碳無機化轉 變的碳量；因此先驅體的製備條件(回流溫度、回流時間)需要與相應的熱處理工藝匹配，才能製備得到 髙純的納米TiC粉體(如實例2-5所述)。
本發明所需的先驅體製備裝置簡單且廉價，主要由兩部分組成加熱回流攪拌裝置、冷凝裝置。兩部 分之間的作用與相互關係如下l.加熱回流攪拌裝置，用於承裝原料、實現對冋流溫度的調整和物料攪拌; 2.冷凝裝置，利用它可以實現液態垸烴或是無水乙醇的反覆回流。兩部分協調運作保證原料之間充分混合。
本發明所需的先驅體熱處理裝置簡單且易操作，主要由三部分組成爐體、配氣系統、真空系統。三 部分之間的作用與相互關係如下1.剛玉管反應室置於管式爐內，用於承載先驅體的高鋁坩堝或容器置於 剛玉管反應室的中心；2.真空系統，由減壓伐、氣路與氣體流量計組成，連接到剛玉管反應室的一端，利 用它可以調節反應室中保護氣體的種類、流量及配比；3.真空系統，利用它可以在前驅體熱處理前，反覆 的抽取真空、充滿惰性保護氣體，排除剛玉管反應室中的空氣以防止高溫條件下空氣中的氧對反應物的氧 化，同時也可調節反應室的真空度，保證反應室在一定的真空度的條件下進行熱處理。 本發明與現有製備技術及合成路線相比，具有如下的優點和有益效果
1. 採用新的碳源和新的包碳方式，這使得先驅體顆粒呈單分散狀態，晶粒度小,比表面積巨大且具有多孔 性，先驅體的反應活性髙。由於包覆碳的阻隔作用，本發明製備得到的納米TiC晶粒和顆粒的尺寸小(均
小於50nm)，碳熱還原反應實際進行的溫度可降至1300iC。
2. 先驅體粉體含碳量(有機碳)可控，先驅體粉體中有機碳無機化轉變的碳量可控，不易產生無定形碳 的富集或是不足，這使得本方法製備得到的納米TiC化學計量整比且髙純。
通過調整先驅體製備時的回流溫度與時間可以控制先驅體粉體的含碳量；通過控制先驅體粉體的熱處 理工藝可以實現對有機碳無機化轉變量的控制。
3. 本發明的工藝簡單，易於實現工業化。 本製備方法原料之間不需要嚴格的配量關係，因此工藝操作簡單；同時製備、熱處理設備簡單，烷烴
濾液回收淨化再生設備簡單，便於工業化作業。
4. 本發明中使用的鈦源與有機碳源廉價且有機碳源可以反覆循環使用。 本發明使用的液態烷烴混合物碳鏈長度在11-16個C原子左右，烷烴混合物回流後，過濾所得的烷烴
濾液可以轉變為可循環使用的液態烷烴混合物。
具體實施方案
實例一 (1) 備料液態烷烴混合物(Cn-d6)1000ml，無水乙醇5000ml，水合二氧化鈦100g。
(2) 回流100g水合二氧化鈦與1000ml的無水乙酵在70TC下回流一小時，然後過濾；所得沉澱與新 鮮的1000ml的無水乙醇混合，再次在70TC下回流一小時，以上的回流過程重複5次然後將過 濾所得的沉澱物與1000ml液態烷烴混合物(C -C16)首先在1201C下回流48小時，而後將粉體 過濾出，用蒸餾水反覆萃取烷烴濾液中的乙醇，接下來向濾液中加入適量無水CaCl2去除殘留下 來的水，得到可重複使用的烷烴混合物，將再生的液態烷烴混合物與過濾出的粉體混合再在150 1C下回流48小時，用上述同樣的方法得到循環使用的垸烴混合物，接下來依次在1801C， 21(TC 下各回流48小時，最後過濾出黑色粉體，並用液態烷烴混合物反覆洗滌5次。
(3) 乾燥將溼的黑色沉澱物放入到高鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。然後通入流動的氬 氣，時間lh，在流動氬氣的保護下，升溫至80TC,保溫lh;然後自然冷卻到室溫取樣得到超 細的黑色的先驅體粉體。
(4) 取樣從剛玉管反應室中的瓷舟內取出樣品，得到超細的比表面積巨大(300 400mVg)且具有非材 料自身的多孔性結構的納米先驅體粉體，先驅體粉體評價見表一。
實例二
(1) 備料液態烷烴混合物(C,rQ6)1000ml，無水乙醇5000ml，水合二氧化鈦200g。
(2) 回流200g水合二氧化鈦與1000ml的無水乙醇在85lC下回流一小時，然後過濾所得沉澱與新 鮮的1000ml的無水乙醇混合，再次在85TC下回流一小時，以上的問流過程重複5次；然後將過 濾所得的沉澱物與1000ml液態烷烴混合物(C -C16)首先在1201C下回流24小時，而後將粉體 過濾出，用蒸餾水反覆萃取垸烴濾液中的乙醇，接下來向濾液中加入適量無水CaCl2去除殘留下 來的水，得到可重複使用的烷烴混合物，將再生的液態烷烴混合物與過濾出的粉體混合再在150 1C下回流48小時，用上述同樣的方法得到循環使用的烷烴混合物，接下來依次在180TC, 2101C 下各回流48小時，最後過濾出黑色粉體，並用液態垸烴混合物反覆的洗滌5次。
(3) 乾燥將溼的黑色沉澱物放入到髙鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。然後通入流動的氬 氣，時間lh,在流動氬氣的保護下，升溫至801C，保溫lh;然後自然冷卻到室溫取樣得到超 細的黑色的先驅體粉體。
(4) 裝料將黑色先驅體粉料放入到髙鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。
(5) 高溫熱處理
兩段熱處理將管式爐的剛玉管抽到"0.08 -0.1MPa真空度時通入氬氣，裝滿至稍大於一個標準 大氣壓，再通入流動氬氣，流動時間為lh,然後關閉氣源，水封出氣孔，使剛玉管內處於氬氣常 壓自然保護狀態，然後加熱升溫至7001C,保溫lh;接下來通入高純流動氬氣，並在流動氬氣保 護下升溫至13001C,保溫lh;然後通入氬氣直至冷卻到室溫。
(6)取樣從剛玉管反應室中的瓷舟內取出樣品，從而得到納米TiC粉體，粉體的評價見表一。 實例三-
(1) 備料液態垸烴混合物(Cu-Cw)1000ml，無水乙醇5000ml，水合二氧化鈦50g。
(2) 回流50g水合二氧化鈦與1000ml的無水乙醇在60TC下回流一小時，然後過濾所得沉澱與新鮮 的1000ml的無水乙醇混合，再次在601C下回流一小時，以上的回流過程重複5次；然後將過濾 所得的沉澱物與1000ml液態烷烴混合物(C >C16)首先在120X:下回流48小時，而後將粉體過 濾出，用蒸餾水反覆萃取烷烴濾液中的酒精，接下來向濾液中加入適量無水CaCl2去除殘留下來 的水，得到可重複使用的烷烴混合物，將再生的液態烷烴混合物與過濾出的粉體混合再在1501C 下回流24小時，用上述同樣的方法得到循環使用的烷烴混合物，接下來依次在1801C， 2101C下 各回流48小時，最後過濾出黑色粉體，並用液態垸烴混合物反覆的洗滌5次。
(3) 乾燥將溼的黑色沉澱物放入到髙鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。然後通入流動的氬 氣，時間h,在流動氬氣的保護下，升溫至801C,保溫lh;然後自然冷卻到室溫；取樣得到超 細的黑色的先驅體粉體。
(4) 裝料將黑色先驅體粉料放入到髙鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。
(5) 高溫熱處理
單段靜止氬氣保護熱處理將管式爐剛玉管內充滿氬氣至稍大於1個標準大氣壓，再通流動氬氣， 時間lh,然後關閉氣源，水封出氣孔，使剛玉管內處於氬氣常壓自然保護狀態，然後加熱升溫至 13001C，保溫2h:然後通入氬氣直至冷卻到室溫。
(6) 取樣從剛玉管反應室中的瓷舟內取出樣品，從而得到納米TiC粉體，粉體的評價見表一。 實例四
(1) 備料液態烷烴混合物(Cn-Cus)lOOOml,無水乙醇5000ml,水合二氧化鈦lOOg。
(2) 回流100g水合二氧化鈦與1000ml的無水乙醇在卯1C下回流一小時，然後過濾所得沉澱與新 鮮的1000ml的無水乙酵混合，再次在卯TC下回流一小時，以上的回流過程重複5次然後將過 濾所得的沉澱物與1000ml液態烷烴混合物(C -C16)首先在1201C下回流48小時，而後將粉體 過濾出，用蒸餾水反覆萃取烷烴濾液中的酒精，接下來向濾液中加入適量無水CaCl2去除殘留下 來的水，得到可重複使用的烷烴混合物，將再生的液態垸烴混合物與過濾出的粉體混合再在150 TC下回流48小時，用上述同樣的方法得到循環使用的垸烴混合物，接下來依次在1抑1C， 2101C 下各回流24小時，最後過濾出黑色粉體，並用液態烷烴混合物反覆的洗滌5次。
(3) 乾燥將溼的黑色沉澱物放入到髙鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。然後通入流動的氬 氣，時間lh，在流動氬氣的保護下，升溫至8(TC，保溫lh:然後自然冷卻到室溫；取樣得到超 細的黑色的先驅體粉體。
(4) 裝料將黑色先驅體粉料放入到高鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。
(5) 高溫熱處理
單段流動氬氣保護熱處理將管式爐剛玉管內充滿氬氣至稍大於1個標準大氣壓，再通流動氬氣, 時間lh,然後在流動氣氣保護下加熱升溫至1300t:,保溫2.511;然後通入氬氣直至冷卻到室溫。
(6) 取樣從剛玉管反應室中的瓷舟內取出樣品，從而得到納米TiC粉體，粉體的評價見表一。 實例五
(1) 備料液態烷烴混合物(d,-CM)1000ml，無水乙醇5000ml,水合二氧化鈦150g。
(2) 回流150g水合二氧化鈦與1000ml的無水乙醇在70TC下回流一小時，然後過濾；所得沉澱與新 鮮的1000ml的無水乙醇混合，再次在70"C下回流一小時，以上的冋流過程重複5次然後將過 濾所得的沉澱物與1000ml液態烷烴混合物(C -Cl6)首先在12(TC下回流24小時，而後將粉體 過濾出，用蒸餾水反覆萃取烷烴濾液中的酒精，接下來向濾液中加入適量無水CaCh去除殘留下 來的水，得到可重複使用的烷烴混合物，將再生的液態烷烴混合物與過濾出的粉體混合再在150 "下回流36小時，用上述同樣的方法得到循環使用的烷烴混合物，接下來依次在180"， 21(TC 下各回流48小時，最後過濾出黑色粉體，並用液態烷烴混合物反覆的洗條5次，
(3) 乾燥將溼的黑色沉澱物放入到高鋁瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。然後通入流動的氬 氣，時間lh,在流動氬氣的保護下，升溫至8(TC，保溫lh;然後自然冷卻到室溫；取樣得到超 細的黑色的先驅體粉體。
(4) 裝料將黑色先驅體粉料放入到髙鉬瓷舟內並壓緊，置於管式氣氛爐中密閉。
(5) 高溫熱處理
真空條件熱處理將管式爐的剛玉管抽到-0.09 -0.1MPa真空度，然後關閉真空泵。加熱升溫至 13001C，保溫2.511,反應室通氬氣直至冷卻到室溫。
(6) 取樣從剛玉管反應室中的瓷舟內取出樣品，從而得到納米TiC粉體，粉體的評價見表一。
表一 各實例中先驅體粉體與TiC產物的評價
實施例先驅體先驅體產物TiC產物TiC產物TiC產物TiC
比表面積晶粒度總碳量游離碳量晶粒度顆粒度
(BET)(咖)(wt*)(XPD)(TEM)
(m'/g)(ran)(nm)
實例一3784^7——一—
實例二3195-720.04。■01414-1720"30
實例三3505^820.050.02115-1920>40
實例四32320.030.02013"1820"40
實例五3186-920.040.01920"3權利要求
1、一種納米TiC粉體製備方法，其特徵在於包含以下工序步驟(1)備料無水乙醇與液態烷烴混合物的體積比4∶1～6∶1，每500ml液態烷烴混合物25～200g用水合二氧化鈦。(2)回流無水乙醇與水合二氧化鈦所形成的懸浮液在40～100℃下回流1～10h；然後將液態的烷烴混合物與用乙醇回流後所得的沉澱粉體混合，並在100～250℃下回流6～12天，直至形成深黑色沉澱為止，過濾，得到黑色沉澱物；過濾所得的烷烴濾液經水萃(去除乙醇)，無水CaCl2乾燥(除水)後，循環使用。(3)乾燥將承載有黑色沉澱物的高鋁瓷舟或容器放入到密閉的管式氣氛爐內，然後通入流動的氬氣，時間1～3h，在流動氬氣的保護下，升溫至80～120℃，保溫0.5～2h；然後冷卻到室溫；取出樣品，得到黑色的烷烴碳鏈包覆的銳鈦晶型TiO2先驅體粉體。(4)裝料將黑色先驅體粉料裝入高鋁瓷舟或容器內並壓緊，放入管式氣氛爐內密閉。高溫熱處理a).在氬氣氣氛或真空條件下，直接加熱升溫至1200～1500℃，保溫1～4h，然後通入氬氣直至冷卻到室溫。b).在氬氣氣氛下，先加熱升溫至500～800℃，保溫1～4h，然後加熱升溫至1200～1500℃，保溫1～4h，然後通入氬氣直至冷卻到室溫。(5)取樣不同回流條件(回流溫度、回流時間)製備的先驅體粉體，途經不同的高溫熱處理工藝後，從反應室的瓷舟內取出產物，從而得到納米TiC粉體。
2、 由權利要求1所述TiC納米粉體的製備方法，其特徵是碳源由液態烷烴混合物提供，鈦源由水合二氧 化鈦提供，通過液相回流實現包碳混合。
3、 由權利要求1所述TiC納米粉體的製備方法，其特徵是液態烷烴混合物的碳鏈長度在11個碳原子與16 個碳原子之間，沸點18(>~25010。
4、 由權利要求1所述TiC納米粉體的製備方法，其特徵是黑色先驅體粉體晶粒尺寸4-9nm，比表面300~ 400m2/g,具有多孔結構，總孔體積0.5 1 113/￡，平均的孔徑10 15nm。
5、 由權利要求1所述TiC納米粉體的製備方法，其特徵是通過調整先驅體製備時的回流溫度與回流時間 可以控制先驅體粉體的含碳量。
6、 由權利要求1所述TiC納米粉體的製備方法，其特徵是不同含碳量的先驅體粉體，通過不同的熱處理 工藝可對有機碳轉變為無機碳的碳量控制，製備得到髙純納米TiC粉體。
全文摘要
一種液態烷烴回流包碳製備納米碳化鈦粉體的方法，以廉價的水合二氧化鈦為鈦源和液態的烷烴混合物(C11-C16)為碳源，工藝步驟依次為備料、回流、乾燥、裝料、高溫熱處理、取樣。控制原料的回流時間與回流溫度，可以製備得到不同碳含量的先驅體粉體，通過不同的熱處理工藝可調控有機碳轉變為無機碳的碳量，從而製備出高純納米碳化鈦粉體。用此法製備的碳化鈦粉體分散性較好，平均粒度為20～40nm，平均晶粒度為10～20nm。此法工藝簡單，成本較低，較一般碳熱還原法節約能源，容易實現規模化製備。
文檔編號C01B31/30GK101181996SQ200710050749
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月12日 優先權日2007年12月12日
發明者飛 劉, 姚亞東, 尹光福, 康雲清, 廖曉明, 李永第, 偉 邵, 黃忠兵 申請人:四川大學