高比表面積二氧化鈦的製備方法
2023-11-01 06:50:12 1
高比表面積二氧化鈦的製備方法
【專利摘要】一種高比表面積二氧化鈦的製備方法是以四氯化鈦為原料，先將四氯化鈦溶於去離子水中，加入液氨、添加劑（聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷）讓其水解凝膠，然後經過壓濾、煅燒、球磨、篩選、洗滌、乾燥，得到所需高比表面積二氧化鈦粉體。此種製備方法工藝簡單、成本低，所得產品質量穩定，其二氧化鈦粉體比表面積在25-35㎡/g之間。
【專利說明】高比表面積二氧化鈦的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種二氧化鈦的製備方法，尤其是涉及一種高比表面積二氧化鈦的制 備方法。
【背景技術】
[0002] 二氧化鈦(鈦白粉)廣泛用於塗料、紙張塗層和填料、塑料等領域。特別是納米二氧 化鈦還能應用在如電子材料、脫氮催化劑以及光電催化劑等新型材料領域。二氧化碳有三 種晶型：銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相。通常銳鈦礦相二氧化鈦具有較高的催化活性，工 業上以二氧化鈦為載體的催化劑通常都具有銳鈦礦相結構或銳鈦礦和金紅石混相結構。作 為催化劑反應的場所，通常要求二氧化鈦具有較大的比表面積，以提供更多的活性位。高比 表面積二氧化鈦通常為納米粉體或多孔材料。傳統的二氧化鈦工業生產方法主要有硫酸法 和氯化法。硫酸法是以鈦鐵礦為原料，用硫酸分解來製取二氧化鈦，因而對環境汙染較為嚴 重。氯化法以金紅石或高含量鈦渣為原料，氯化得到四氯化鈦，再通過高溫氧化製得二氧化 鈦；由於該法在技術上有一定的難度，目前僅由國外少數幾家大公司壟斷。並且，以傳統的 硫酸法和氯化法工藝都難以生產出納米尺寸、高比表面積、純度極高的二氧化鈦。
【發明內容】
[0003] 本發明主要是解決現有技術二氧化鈦生產所存在的工藝複雜，對環境汙染嚴重， 生產成本高、產品質量差等技術問題。
[0004] 本發明同時還解決了現有技術二氧化鈦生產所存在的比表面積低、氯離子含量高 等技術問題。
[0005] 本發明主要是通過下述技術方案得以解決上述技術問題的：其包括以下步驟： a. 將四氯化鈦緩慢加入至去離子水中溶解，控制溶解溫度低於60°C，得到3.0- 3. 5mol/L(以Ti4+濃度計)的二氯氧鈦溶液；在連續攪拌的條件下，向二氯氧鈦溶液中加入該 溶液總質量5-7%。的複合添加劑；逐漸升溫至70°C時，向二氯氧鈦溶液中加入液氨（9. 0- 9. 2mol/L)，升溫至90-95°C，保溫2-4小時後，得到偏鈦酸凝膠，然後將其置入壓濾機壓濾 得到偏鈦酸濾餅；所述複合添加劑為聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷的混合物，各組分 按比例1:2:1:2組成； b. 將偏鈦酸濾餅放入窖爐內煅燒，控制煅燒溫度為750- 900°C，恆溫煅燒2- 4小時 後取出，經過粉碎，並過60目以上篩網，得到二氧化鈦粉體； c. 將二氧化鈦粉體放入球磨機中進行球磨20-30次，球磨後的二氧化鈦經80目篩網 篩選，不能通過篩網的粉體繼續加入到球磨機中繼續球磨； d. 取上述經過篩選，落下的二氧化鈦粉體，用蒸餾水進行洗滌，沉降3小時，將上清液 排出，如此反覆三次； e. 將上述所得物料加入到噴霧乾燥機中，向乾燥機中通入高溫氮氬氣混合氣體(氮氣 70%、氬氣30%)，進風溫度控制在250°C，出風溫度控制在102°C，進行噴霧乾燥1小時，得到 所需1?比表面積二氧化欽粉體。
[0006] 本發明中，採用液氨、複合添加劑(聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷）的聯合使 用，有利於獲得形態完美的晶種，有利於反應的穩定進行。聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇 矽烷組合使用對晶種的成長過程分時分續進行精準的控制，得到理想的顆粒形態和粒度分 布。防止合成偏鈦酸凝膠中的微粒聚集，為下一步煅燒提供優良的基體材料。進一步的，本 發明液氨、聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷聯合應用，不僅獲得更高的比表面積，而且 減少氯離子的引入，使得產品中的氯離子濃度降低到lOOppm以下，比國內外普遍氯離子含 量在800 ppm以上提高很多。在噴霧乾燥機中，通入氮氬混合氣體有利於提高幹燥效果、防 止烘乾過程中團聚、提高二氧化鈦粉體活性。
[0007] 本發明生產工藝簡單，容易實現工業化和產業化生產，通過添加複合添加劑使偏 鈦酸凝膠顆粒分散非常均勻，同時通過在煅燒時優選合適的溫度和時間，使得生產出來的 二氧化鈦粉體非常鬆散、不團聚、純度高、比表面積高、氯離子含量極低，可以滿足電子工業 對商精尖廣品的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明方法製備的二氧化鈦粉體的電鏡照片。
【具體實施方式】
[0009] 實施例1 :將3mol四氯化鈦緩慢加入到1L的去離子水中溶解，控制溶解穩定低於 60°C，得到3mol/L的二氯氧鈦溶液；在連續攪拌的條件下，向上述溶液中加入溶液總質量 5%。的聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷混合物（1:2:1:2);逐漸升溫至70°C時，向上述溶 液中加入9mol/L的液氨；逐漸升溫至90°C後，保溫2小時，得到偏鈦酸凝膠，通過壓濾得到 偏鈦酸濾餅；將上述濾餅加入到煅燒爐中進行煅燒，控制煅燒溫度750°C，煅燒2小時後取 出，進行粉碎，並過60目以上篩網，得到二氧化鈦粉體；將上述粉體加入到球磨機中進行球 磨20次後，經過80目篩網篩選，不能經過篩網的放入球磨機中繼續球磨；取篩選落下的二 氧化鈦粉體，用蒸餾水進行洗滌，沉降3小時候，去除上清液，如此反覆三次；將上述物料加 入到噴霧乾燥機中，向乾燥機中通入高溫氮氬氣混合氣體(氮氣70%、氬氣30%)，控制進風 溫度250°C，出風溫度102°C，乾燥機頻率35. 1Hz，轉速18000r/min，水分控制彡0. 30%，進 行噴霧乾燥1小時，得到所需高比表面積二氧化鈦粉體。
[0010] 在掃描電子顯微鏡鏡（SEM)下顯示，其粉體形貌為類球型，比表面積為26. 57 m2 / g，並且分散性好，沒有團聚現象，該粉體的掃描電鏡照片如圖1所示。
[0011] 實施例2 :將3. 2mol四氯化鈦緩慢加入到1L的去離子水中溶解，控制溶解穩定 低於60°C，得到3. 2mol/L的二氯氧鈦溶液；在連續攪拌的條件下，向上述溶液中加入溶液 總質量6%。的聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷混合物（1:2:1:2);逐漸升溫至70°C時， 向上述溶液中加入9. lmol/L的液氨；逐漸升溫至92°C後，保溫3小時，得到偏鈦酸凝膠， 通過壓濾得到偏鈦酸濾餅；將上述濾餅加入到煅燒爐中進行煅燒，控制煅燒溫度800°C，煅 燒3小時後取出，進行粉碎，並過60目以上篩網，得到二氧化鈦粉體；將上述粉體加入到球 磨機中進行球磨20次後，經過80目篩網篩選，不能經過篩網的放入球磨機中繼續球磨；取 篩選落下的二氧化鈦粉體，用蒸餾水進行洗滌，沉降3小時候，去除上清液，去除上清液，如 此反覆三次；將上述物料加入到噴霧乾燥機中，向乾燥機中通入高溫氮氬氣混合氣體(氮氣 70%、氬氣30%)，控制進風溫度250°C，出風溫度102°C，乾燥機頻率35. 1Hz，轉速18000r/ min，水分控制< 0. 30%，進行噴霧乾燥1小時，得到所需高比表面積二氧化鈦粉體。
[0012] 在掃描電子顯微鏡鏡（SEM)下顯示，其粉體形貌為類球型，比表面積為27. 69 m2 / g，並且分散性好，沒有團聚現象，該粉體的掃描電鏡照片如圖1所示。
[0013] 實施例3 :將3. 5mol四氯化鈦緩慢加入到1L的去離子水中溶解，控制溶解穩定 低於60°C，得到3. 5mol/L的二氯氧鈦溶液；在連續攪拌的條件下，向上述溶液中加入溶液 總質量7%。的聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷混合物（1:2:1:2);逐漸升溫至70°C時， 向上述溶液中加入9. 2mol/L的液氨；逐漸升溫至95°C後，保溫4小時，得到偏鈦酸凝膠， 通過壓濾得到偏鈦酸濾餅；將上述濾餅加入到煅燒爐中進行煅燒，控制煅燒溫度900°C，煅 燒4小時後取出，進行粉碎，並過60目以上篩網，得到二氧化鈦粉體；將上述粉體加入到球 磨機中進行球磨20次後，經過80目篩網篩選，不能經過篩網的放入球磨機中繼續球磨；取 篩選落下的二氧化鈦粉體，用蒸餾水進行洗滌，沉降3小時候，去除上清液，去除上清液，如 此反覆三次；將上述物料加入到噴霧乾燥機中，向乾燥機中通入高溫氮氬氣混合氣體(氮氣 70%、氬氣30%)，控制進風溫度250°C，出風溫度102°C，乾燥機頻率35. 1Hz，轉速18000r/ min，水分控制< 0. 30%，進行噴霧乾燥1小時，得到所需高比表面積二氧化鈦粉體。
[0014] 在掃描電子顯微鏡鏡（SEM)下顯示，其粉體形貌為類球型，比表面積為28. 26 m2 / g，並且分散性好，沒有團聚現象，該粉體的掃描電鏡照片如圖1所示。
[0015] 本發明中的噴霧乾燥機可以選用日本大川原D-75噴霧乾燥機，或者備選江蘇歐 嘉康乾燥設備工程有限公司的QG氣流乾燥機或常州蘇正的氣流乾燥機等噴霧乾燥機。 [0016] 對比例：從市場上購得相似高比表面積二氧化鈦粉體。
[0017] 將以上四種高比表面積二氧化鈦粉體經過PSD mastersizer 2000E對比檢測，結 果如下：
【權利要求】
1. a.將四氯化鈦緩慢加入至去離子水中溶解，控制溶解溫度低於60°C，得到3. 0- 3. 5mol/L(以Ti4+濃度計)的二氯氧鈦溶液；在連續攪拌的條件下，向二氯氧鈦溶液中加入該 溶液總質量5-7%。的複合添加劑；逐漸升溫至70°C時，向二氯氧鈦溶液中加入液氨（9. 0- 9. 2mol/L)，升溫至90-95°C，保溫2-4小時後，得到偏鈦酸凝膠，然後將其置入壓濾機壓濾 得到偏鈦酸濾餅；所述複合添加劑為聚乙烯醇、乙醇胺、檸檬酸、三醇矽烷的混合物，各組分 按比例1:2:1:2組成； b. 將偏鈦酸濾餅放入窖爐內煅燒，控制煅燒溫度為750- 900°C，恆溫煅燒2- 4小時 後取出，經過粉碎，並過60目以上篩網，得到二氧化鈦粉體； c. 將二氧化鈦粉體放入球磨機中進行球磨20-30次，球磨後的二氧化鈦經80目篩網 篩選，不能通過篩網的粉體繼續加入到球磨機中繼續球磨； d. 取上述經過篩選，落下的二氧化鈦粉體，用蒸餾水進行洗滌，沉降3小時，將上清液 排出，如此反覆三次； e. 將上述所得物料加入到噴霧乾燥機中，向乾燥機中通入氮氬氣混合氣體(氮氣70%、 氬氣30%)，進風溫度控制在250°C，出風溫度控制在102°C，進行噴霧乾燥1小時，得到所需 高比表面積二氧化鈦粉體。
【文檔編號】C01G23/047GK104150531SQ201410296635
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】趙中友, 吳兵生, 陳連章, 黃敏, 資美勇, 張國瑞, 肖銀華 申請人:仙桃市中星電子材料有限公司