專利名稱：超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫合成的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過四氯化鈦汽相水解來合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫方法。本發(fā)明尤其涉及使用乙醇作為摻雜劑來在1-4小時的煅燒過程中將金紅石生成溫度降低至150-400℃的金紅石型二氧化鈦粉末的制造方法。該方法包括操作步驟的新組合，來以靈活的生產工藝經濟地生產金紅石型超細二氧化鈦粉末。
背景技術：
二氧化鈦(titania)廣泛用于顏料，催化劑，無機膜，半導體，光學涂層試劑以及水凈化工藝中的光催化劑。二氧化鈦(TiO2)由兩種工業(yè)上重要的晶相結構，即銳鈦礦型和金紅石型。由于其具有高光活性，銳鈦礦型二氧化鈦被用作丙酮，苯酚或三氯乙烯的光解，一氧化氮和二氧化氮的氧化以及使用太陽能的轉化系統的光催化劑。金紅石型二氧化鈦廣泛用作白色顏料，因為它有很好的能夠防御紫外光的散射作用。因為它具有高介電常數和高折射率，吸油能力強，著色力和在強酸或強堿條件下的化學穩(wěn)定性，因此還被用于光學涂層，射束分離器和抗反射涂層。根據氧分壓的不同，二氧化鈦有不同的電特性，這是因為它有較好的化學穩(wěn)定性和非計量相區(qū)域。正因如此，它還被用于濕度傳感器和高溫氧傳感器并且它的使用領域變得很廣。
用于顏料的二氧化鈦粉末，其平均粒度通常是150nm至250nm并被認為是主要的商業(yè)白顏料。它具有極高的折射率，可忽略的顏色，并且非常惰性。具有更小平均粒度如10nm至100nm的中等粒度的二氧化鈦商業(yè)上被用于化妝品和個人護理產品，塑料，表面涂層，自清潔表面以及光電方面的應用。這種等級的二氧化鈦被稱為超細或納米級二氧化鈦。每年生產超過四百萬噸的二氧化鈦。有若干制造超細二氧化鈦的方法，其中一些在商業(yè)上使用，另一些方法在開發(fā)中。一些方法使用無水二氧化鈦，其中一些在商業(yè)上使用，另一些方法在開發(fā)之中。一些方法使用四氯化鈦作為原料。另一些方法使用硫酸氧鈦溶液作為原料。
通常，二氧化鈦粉末由氯化物方法制造，該方法是氣相法，或者由硫酸鹽方法制造，該方法是液相法。
由美國杜邦公司于1956年商業(yè)化的氯化物方法中，四氯化鈦作為原料使用，且反應溫度要高于1000℃。因為該方法在高溫下使用有腐蝕性的氯氣，因此還要其他的保護裝置，這導致了更高的生產成本。因為通過氯化物方法制備的二氧化鈦粉末雖然細小但是粗糙，需要附加設備提供外電場或控制反應物混合比，以控制二氧化鈦粉末的顆粒形狀和顆粒大小。TiCl4的氧化需要高純氧氣，這會導致高投資和運營成本。
由挪威Titan公司于1961年商業(yè)化的硫酸鹽方法中，硫酸鈦(TiSO4)通常在高于100℃水解，在800℃至1000℃煅燒，并隨后粉碎成二氧化鈦粉末。在煅燒和粉碎過程中，會引入雜質，造成最終二氧化鈦粉末質量的下降。
Funaki，Saeki等人在Kogyo Kagaku Zasshi，59(11)，pp.1291(1956)中教導能夠通過在200℃至800℃溫度范圍內混合汽相的四氯化鈦和水生產銳鈦礦型二氧化鈦的細小顆粒，或者通過液相中四氯化鈦和水的反應制備含有非常少量或不含有金紅石型二氧化鈦的銳鈦礦型二氧化鈦細小顆粒，并經過高得多的溫度處理以得到金紅石型二氧化鈦。
美國專利第4,241,042號教導了制備金屬氧化物球狀顆粒的方法，包括將可水解的液體氣溶膠鈦(IV)化合物與動態(tài)流動的水蒸汽接觸進行水解。日本專利Kokai 59-107904和59-107905教導了一種加熱以極微小懸浮液滴形式存在的金屬氧化物前體，并使其蒸發(fā)氣化，再加熱分解，然后與氧氣接觸并反應，來制取金屬氧化物球狀細小顆粒的方法。
近來，人們對低溫直接合成金紅石型二氧化鈦有很大興趣。有許多關于使用四氯化鈦合成金紅石型二氧化鈦粉末的新液相方法的報道。Kim，Park等人(美國專利第6,001,326號)指出新的液相方法，該方法通過簡單加熱并攪拌TiOCl2溶液的共沉淀法在室溫至65℃生成直徑200-400nm的球狀純金紅石型二氧化鈦沉淀物。
Tang等人(Mater.Chem.Phys.77(2)pp.314，(2003)公開了40℃至50℃通過Ti(OC4H9)4溶液水解制備納米級金紅石型二氧化鈦粉末。當溶液為中性和堿性時，水解產物是沉淀物且干燥后的沉淀物是無定型的。在600℃時煅燒干燥的沉淀物并不能得到金紅石型二氧化鈦。然而，當溶液是酸性時，水解產物是溶膠，在40℃至50℃干燥溶膠以獲得金紅石型二氧化鈦。然而，因為醇鹽在空氣中激烈水解，故需要嚴格控制反應條件。此外，醇鹽昂貴的價格也限制了它的商業(yè)化。
Yang等人(Mater.Chem.Phys.77(2)501，(2003)還報道了常溫常壓下在液相中制備金紅石型二氧化鈦納米晶體。Li Y.Z.等人在Jour.Mater.Chem.，12(5)pp.1387，(2002)也報道了通過低溫下四氯化鈦溶液水解制備平均晶體粒徑為6.9nm至10.5nm的納米晶體金紅石型二氧化鈦。所有以上報道的金紅石型二氧化鈦的合成技術均以液相處理為基礎。
與液相法相對應，報導了四氯化鈦的汽相水解法合成銳鈦礦型二氧化鈦。例如B.Xia等人(Jour.Mater.Sci.，34，pp.3505，(1999))報道了通過在600℃以下進行四氯化鈦汽相水解制備銳鈦礦型二氧化鈦納米粉末。作為獨立的制備途徑，它還沒有引起太多重視。
與汽相法相比，在氣溶膠反應器中進行的汽相法具有產物純凈，易于收集，能效高和避免包括如過濾，洗滌，干燥等大液體體積操作的優(yōu)點。然而，氯化物法在高溫下進行，且遇到如產物特性控制，建造反應器材料的腐蝕和操作問題，這主要是由于所采用的高溫和腐蝕性氣體。因此，需要在遠低于所述氯化物法的溫度進行，但又僅采用氣相處理而沒有液體參與的生產超細二氧化鈦的方法。
發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的是開發(fā)通過TiCl4汽相水解合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫方法。
本發(fā)明的另一目的是開發(fā)在同一反應器中合成銳鈦礦型，金紅石型及其混合物的靈活的低溫方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供通過四氯化鈦汽相水解合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫方法，包括以下步驟a)在氣溶膠反應器中水解四氯化鈦，水和摻雜劑的汽相混合物；b)收集形成為干粉狀的無定型或銳鈦礦型二氧化鈦粉末；c)煅燒該干燥粉末以得到金紅石型二氧化鈦。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述無定型二氧化鈦顆粒在150℃至400℃的溫度煅燒1小時至4小時以產生金紅石型顆粒。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述摻雜劑含有碳原子并選自脂肪醇，芳烴及其任意混合物。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述摻雜劑是乙醇。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述摻雜劑的摩爾濃度為水蒸汽的1-10。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述反應混合物含有占四氯化鈦摩爾數0-10％的乙醇。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，四氯化鈦的流量為10cm3/min至200cm3/min。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述反應器中四氯化鈦蒸汽濃度為7×10-4mol/min至1×10-2mol/min。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述水蒸汽的流量為240cm3/min至1500cm3/min，優(yōu)選500cm3/min至1000cm3/min。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，為了得到銳鈦礦型二氧化鈦顆粒，所述氣溶膠反應器出口溫度保持在100℃以下。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述氣溶膠反應器從外部加熱以避免顆粒通過熱遷移附著在器壁上。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述氣溶膠反應器由三管同心噴射組件構成，其中四氯化鈦進入最內層管，摻雜劑進入最外層管，水蒸氣進入中管。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述三管裝置包括位于所述氣溶膠反應器進口處的同心配置的三根鉻鎳鐵合金管。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述汽相四氯化鈦進入所述三根鉻鎳鐵合金管的中心管內。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，通過向四氯化鈦液體中鼓入惰性氣體形成汽相四氯化鈦。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述惰性氣體選自氬氣，氮氣，氪氣，氦氣及其任意混合物。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，進料中水與四氯化鈦的摩爾比為10-15。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，通過在過熱條件下向水中鼓入空氣或惰性氣體來形成水蒸氣。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述反應器器壁溫度為200℃至450℃。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，所生成的金紅石型二氧化鈦的平均直徑為25nm至150nm。
本發(fā)明還提供通過四氯化鈦汽相水解來合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫方法，包括以下步驟a.分別使四氯化鈦液體，水和包括乙醇的摻雜劑汽化，以產生反應混合物；b.在溫度80℃至135℃的非恒溫條件下使四氯化鈦，水和摻雜劑的汽相混合物在連續(xù)氣溶膠反應器中水解；c.收集干粉狀無定型和銳鈦礦型二氧化鈦粉末；d.將所述無定型二氧化鈦顆粒在150℃至400℃煅燒1小時至4小時，以獲得金紅石型二氧化鈦顆粒。
附圖的簡要說明在本說明書附圖中

圖1所示為采用本發(fā)明的低溫汽相法合成金紅石型二氧化鈦的一般性的流程圖。
圖2所示為用于在所述反應器的入口部分混合反應物的反應物和摻雜物的噴嘴入口組件的示意圖。
發(fā)明的詳細說明本發(fā)明涉及在低得多的溫度下進行的基于汽相的金紅石型二氧化鈦顆粒的氣溶膠合成方法，其避免了多個用于處理大量液體的單元操作，且不需要氯化物法中所要求的高純氧氣。本發(fā)明成功地開發(fā)出氯化物方法中的高純度氧氣。本發(fā)明成功地開發(fā)出新的二氧化鈦粉末制造方法。在該方法中，可以連續(xù)制備超細金紅石型二氧化鈦粉末，并良好地控制顆粒性質如顆粒形狀，粒度和特定結晶變型。本發(fā)明還提供低溫，低成本，環(huán)境友好的，靈活的制備二氧化鈦粉末的方法。除此之外，金紅石型和銳鈦礦型二氧化鈦晶體的混合比也易于控制。
本發(fā)明涉及通過四氯化鈦的汽相水解及隨后的低溫煅燒來合成金紅石型二氧化鈦粉末的方法。所述方法由三個基本步驟構成(1)在汽相反應器中水解含有四氯化鈦蒸汽，水蒸汽且任意含有摻雜劑的反應混合物；(2)收集汽相反應器中形成的無定型二氧化鈦粉末；(3)低溫煅燒收集到的粉末。
這些步驟的細節(jié)將在下面闡述。雖然本說明書中討論了具體的實施方式和實施例，但是可以理解本發(fā)明涵蓋本文具體公開內容的所有顯而易見的變體。
水解步驟水解反應在內徑(ID)2.5cm，長1.5m由水平電爐從外部加熱的氣溶膠反應器中進行(圖1)，反應器包括鉻鎳鐵合金制成的金屬管，反應物(TiCl4，H2O和摻雜劑)以汽相形式進入該管中。氣溶膠反應器由三根圖2所示的同心鉻鎳鐵合金管構成。中心管的內徑為2mm，相鄰管之間的間距各是1mm。四氯化鈦蒸氣和氮氣混合物通過同心鉻鎳鐵合金管(a)，水蒸汽通過管(b)以及摻雜劑通過同心鉻鎳鐵合金管(c)進入系統。
反應物四氯化鈦以汽相形式進入反應器。在本發(fā)明中，通過向四氯化鈦液體中鼓入惰性氣體形成四氯化鈦蒸氣，氮氣/四氯化鈦蒸汽優(yōu)選通過反應器的同心鉻鎳鐵合金管(a)進入。本發(fā)明方法中所使用的四氯化鈦的流量通常大約為10cm3/min至200cm3/min。該流量(與液體四氯化鈦的溫度一起)基本上限定了反應器內四氯化鈦的濃度。本發(fā)明中反應器內四氯化鈦蒸汽的濃度大約為7×10-4mol/min至1×10-2mol/min。加熱液體四氯化鈦，通過氮氣鼓泡控制氮氣中四氯化鈦蒸氣的實際濃度。所用溫度越高，四氯化鈦蒸汽濃度越大?；诖它c，所述鼓入氮氣的四氯化鈦的溫度優(yōu)選為20℃至100℃。
本發(fā)明方法中另一種所使用的反應物是水蒸汽。通過向水中鼓入空氣得到水蒸汽，并通過同心鉻鎳鐵合金管(b)將氣體(空氣和水蒸汽)導入反應器。該步驟能精確控制反應器中水蒸汽的流量和濃度。空氣(含有水蒸氣)流量通常約在240cm3/min至1500cm3/min，優(yōu)選在500cm3/min至1000cm3/min。本發(fā)明使用的反應混合物還含有汽相摻雜劑，它能夠給制備的二氧化鈦的物理特性帶來正面影響。四氯化鈦，水蒸氣和摻雜劑可在反應器中混合。優(yōu)選通過同心鉻鎳鐵合金管(c)將摻雜劑蒸汽導入。脂肪醇，芳烴及其混合物可以用作摻雜劑，其中本發(fā)明使用乙醇。關于本發(fā)明摻雜劑用量的選擇，通常建議摻雜劑的摩爾濃度為水蒸氣濃度的1-10％。
反應本發(fā)明中的反應用化學方程式表示如下
能夠通過反應溫度和反應器中水與四氯化鈦的摩爾比控制上述反應生成的顆粒的大小范圍。
二氧化鈦顆粒從氣相中分離生成的二氧化鈦是無定型或銳鈦礦型的，該粉末收集在聚四氟乙烯樹脂(Teflon)制成的與真空泵相連的袋式過濾器上。為了避免冷凝，過濾袋的溫度保持在130℃至140℃。
煅燒由不含摻雜劑的四氯化鈦汽相水解得到的無定型二氧化鈦粉末在300℃至600℃煅燒1小時至4小時，以得到金紅石型或混有銳鈦礦型的混合物。汽相水解過程中有汽相摻雜劑如乙醇存在時，與其他常規(guī)煅燒處理相比，金紅石型生成溫度降到150℃至400℃，且煅燒時間縮短到可以限制燒結造成的顆粒的過度增長。與水解步驟中沒有摻雜劑相比，在汽相水解中銳鈦礦型轉變?yōu)榻鸺t石型的煅燒溫度為800℃至1100℃。在有摻雜劑存在時，在汽相水解過程中銳鈦礦型轉變?yōu)榻鸺t石型，煅燒溫度降低到500℃至700℃。
以下用作說明的實施例不是為了限制本發(fā)明的范圍。以下的實施例還說明在本發(fā)明方法的水解步驟中使用摻雜劑的獨特優(yōu)點。
實施例1說明沒有摻雜劑時通過四氯化鈦與水的汽相水解合成金紅石型二氧化鈦納米粉末。
實施例2說明有乙醇作摻雜劑時通過四氯化鈦與水的汽相水解合成金紅石型二氧化鈦納米粉末。
實施例1干燥氮氣(99.9％)鼓泡通過含有溫度保持在90℃的四氯化鈦(工業(yè)純)的氣瓶，并進入氣溶膠反應器的中心管。通過實驗前后記錄四氯化鈦的重量測定氣流中四氯化鈦的濃度。經過四氯化鈦鼓泡器的恒定氮氣流量為500cm3/min。四氯化鈦相應的摩爾流量為1.7×10-3mol/min。空氣鼓泡通過含有水(溫度90℃)的洗氣瓶，并通過噴嘴分布器的第二根管。質量流量控制器(1259B，MKS)精確控制所有進入反應器的流量。四氯化鈦蒸汽和水蒸汽在噴嘴附近迅速混合，并在接近常壓下形成四氯化鈦氣溶膠。在氣溶膠反應器中由四氯化鈦氣相水解生成的二氧化鈦顆粒被收集在由聚四氟乙烯樹脂制成的袋式過濾器里。直接得到干粉狀的二氧化鈦用于表征。尾氣被一組鼓泡器完全吸收。所得粉末部分在普通馬弗爐中進行熱處理。粉末在800℃煅燒3小時。用轉子流量計測量空氣流量。
在本實施例中，合成了二氧化鈦(不使用摻雜劑)。使用以下范圍內的反應條件。
進口氣流溫度為70℃至80℃出口氣流溫度為130℃至150℃空氣流量為1000.00cm3/min(標準溫度及壓力)(STP)四氯化鈦摩爾流量為1.7×10-3mol/min水/四氯化鈦摩爾比為15在以40kV，20mA使用CuKα輻射運行的Philips Holland Exper-Pro衍射儀中對收集到的顆粒的相組成進行X衍射(XRD)鑒定。按照Spurr和Myers，Quantitative Analysis of Anatase-Rutile Mixture with an X-rayDiffractometer(用X-射線衍射儀對銳鈦礦-金紅石混合物進行定量分析)，Analytical Chem.，29760(1957)的敘述，根據銳鈦礦型(對銳鈦礦(101)反射2θ＝25.6)和金紅石型(對金紅石(110)反射2θ＝27.5)衍射峰對應的最強峰的相對強度計算樣品中金紅石型和銳鈦礦型的重量分數。使用BET氮氣吸附儀(Gemini 2375 V4.02)測定粉末的比表面積。用掃描電鏡(SEM-JIOL1.5kV)進行粉末的形態(tài)(morphological)分析。
下表1給出了在反應器中用不同摩爾比的四氯化鈦與水蒸汽合成的二氧化鈦粉末。表2給出了所得粉末的比表面積，以及這些粉末中金紅石型和銳鈦礦型的含量。不同摩爾比得到的粉末以H1，H2，H3和H4表示。
表1二氧化鈦粉末的氣溶膠合成條件(無氣相摻雜劑)


表2二氧化鈦粉末的特性

*根據BET比表面積實施例2使用實施例1中的反應器和分析方法，按下述方法制備摻雜的二氧化鈦。摻雜劑乙醇在室溫(28℃)下通過第三根同心管進入反應器。四氯化鈦蒸汽，水蒸汽和乙醇在噴嘴附近迅速混合，并在接近常壓下形成二氧化鈦氣溶膠。乙醇的摩爾濃度為水蒸汽濃度的1-10％。所得粉末部分在普通馬弗爐中進行熱處理。粉末在500℃煅燒3小時。
下表3給出了在反應器中用不同摩爾比的水蒸氣/四氯化鈦合成的二氧化鈦粉末。表4給出了所得粉末的比表面積，以及這些粉末中金紅石型和銳鈦礦型的含量。不同摩爾比得到的粉末以EH1，EH2，EH3和EH4表示。
表3二氧化鈦粉末的氣溶膠合成條件(有氣相摻雜劑)

表4二氧化鈦粉末的特性

*根據BET比表面積表5使用和不使用摻雜劑的金紅石型轉變溫度對照

*煅燒3小時表5說明在汽相水解步驟中使用諸如乙醇的摻雜劑的獨特優(yōu)點，它能大幅降低得到金紅石型二氧化鈦顆粒的所需煅燒溫度。
1.在400℃以下通過以四氯化鈦為前體的汽相反應可合成具有金紅石型，銳鈦礦型及其混合的納米和亞微米級二氧化鈦顆粒。
2.本方法中采用的其他反應物有水和乙醇，它們成本低且是環(huán)境友好的綠色化學試劑。
3.本方法比其他方法能耗低且?guī)缀醪恍枰S護設備。
開發(fā)用來生產金紅石型的現有方法如氯化物法(杜邦公司)要在1000℃至1200℃氧化四氯化鈦。通過低溫空氣分離法得到高純氧氣，且反應是高放熱反應導致釋放大量能量(1100℃，-130.98KJ/mol)，需用含有冷卻水的熱交換器將熱量從反應器中帶走。此方法中高能量消耗和浪費是由于1.為得到高純氧氣使用低溫空氣分離法所消耗的能量2.需將四氯化鈦和氧氣預熱至1200℃3.反應放熱的浪費本發(fā)明方法不需要高純氧氣，且氣溶膠反應器中的最高反應溫度控制在150℃左右。因此，由于沒有低溫氧氣分離的能量需求，且僅150℃的預熱溫度可忽略不計，使得本發(fā)明方法的能耗降低。除此之外，因為四氯化鈦水解反應的反應放熱低得多(150℃，-20KJ/mol)，故也不需要熱交換器。
在無定型前體的XRD表征中，可以清楚體現乙醇所起的降低無定型前體到金紅石型的轉變溫度的作用。具體地說，乙醇作為摻雜劑合成的無定型前體的XRD含有金紅石型指紋圖譜，該圖譜中有淺寬的非晶體的典型峰。然而，在沒有使用乙醇時得到的無定型前體的XRD圖譜中沒有這些特征峰。使用有機摻雜劑被認為是通過產生能在溫和的煅燒溫度下轉變?yōu)榻鸺t石相的獨特的固體結構來影響二氧化鈦粉末的成核過程，但本發(fā)明不被任何理論所束縛。
權利要求
1.通過四氯化鈦汽相水解來合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的方法，包括以下步驟(a)在氣溶膠反應器中水解TiCl4，H2O和摻雜劑的汽相混合物；(b)收集形成為干粉的無定型或銳鈦礦型二氧化鈦粉末；(c)煅燒所述干燥粉末以得到金紅石型二氧化鈦。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述無定型二氧化鈦顆粒在150-400℃的溫度煅燒1-4小時以產生金紅石型顆粒。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述摻雜劑含有碳原子，并選自脂肪醇、芳烴及其任意混合物。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述摻雜劑是乙醇。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述摻雜劑的摩爾濃度為水蒸氣的1-10。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述反應混合物含有占TiCl4摩爾數的1-10％的乙醇。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述TiCl4的流量為10cm3/min至200cm3/min。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述反應器中TiCl4蒸汽濃度為7×10-4mol/min至1×10-2mol/min。
9.根據權利要求1所述的方法，其中水蒸汽的流量為240-1500cm3/min，優(yōu)選為500-1000cm3/min。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣溶膠反應器出口溫度保持在100℃以下，以得到銳鈦礦型的二氧化鈦顆粒。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣溶膠反應器為外部加熱，以避免顆粒通過熱遷移附著在器壁上。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣溶膠反應器包括三管同心噴嘴組件，其中TiCl4進入最內層管，摻雜劑進入最外層管，水蒸汽進入中間的管。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述三管組件包括位于所述氣溶膠反應器進口處的同心配置的三根鉻鎳鐵合金管。
14.根據權利要求12所述的方法，其中汽相TiCl4進入所述三根鉻鎳鐵合金管的中心管內。
15.根據權利要求1所述的方法，其中通過將惰性氣體鼓泡入TiCl4液體中來形成所述汽相TiCl4。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述惰性氣體選自氬氣，氮氣，氪氣，氦氣及其任意混合物。
17.根據權利要求1所述的方法，其中進料中水與四氯化鈦的摩爾比為10-15。
18.根據權利要求1所述的方法，其中通過在過熱條件下將空氣或惰性氣體鼓泡入水中來形成所述水蒸汽。
19.根據權利要求1所述的方法，其中所述反應器器壁溫度為200-450℃。
20.根據權利要求1所述的方法，其中所生成的金紅石型二氧化鈦顆粒的平均直徑為25-150納米。
21.在氣溶膠反應器中合成超細金紅石型二氧化鈦粉末的汽相法，包括以下步驟(a)分別使四氯化鈦液體，水和諸如乙醇的摻雜劑汽化以產生反應混合物；(b)在溫度為80-135℃的非恒溫條件下，使TiCl4、H2O和摻雜劑的汽相混合物在連續(xù)氣溶膠反應器中水解；(c)收集干粉狀的無定型和銳鈦礦型二氧化鈦粉末；(d)將所述無定型二氧化鈦顆粒在150-400℃煅燒1-4小時，以得到金紅石型二氧化鈦顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供通過四氯化鈦汽相水解合成超細金紅石型二氧化鈦顆粒的低溫方法。
文檔編號C01G23/07GK1886341SQ200380110926
公開日2006年12月27日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權日2003年12月31日
發(fā)明者迪瓦薩咖亞姆·蘇蘭德爾·戈拉爾德, 卡里吾姆帕奧爾·約翰·艾尼, 拉珍德阿·普拉薩德·庫瑪拉皮拉依, 薩維斯里·西瓦拉曼 申請人:科學與工業(yè)研究委員會