專利名稱：金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機粉體的制備方法，特別涉及一種金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法。
背景技術：
二氧化鈦是一種重要的無機材料，具有許多優(yōu)越的物理化學性質，如比表面積大、 表面活性高、熱導性好、光吸收性能好、分散性好、沒有硬度等。因而廣泛應用于涂料、造紙、 塑料、印刷、化纖、橡膠、化妝品、催化劑、抗菌劑、污水處理等行業(yè)。我國主要采用濃硫酸熱解鈦鐵礦，經(jīng)分解和煅燒得到二氧化鈦，但純度很難滿足市場要求。在自然界中二氧化鈦以多種晶形存在，其中主要有三種晶型金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型。板鈦礦在自然界中很少，是鈦鐵礦石在風化等過程中生成的特殊形態(tài)，是不穩(wěn)定的晶型，因其結構的不穩(wěn)定性而沒有工業(yè)價值。而金紅石型二氧化鈦粉體是焰熔法制備二氧化鈦單晶體的重要原料，所以近年來圍繞金紅石型二氧化鈦粉體的制備方法很多，如氣相氧化法、溶膠-凝膠法、微乳液法、醇鹽水解法等等。然而這些方法工藝復雜、條件苛刻、粒度難以控制，而且要在高溫條件下煅燒才能轉化為金紅石型二氧化鈦，因為傳統(tǒng)金紅石型二氧化鈦的制備需經(jīng)高溫固相反應，經(jīng)歷由無定形一銳鈦礦一金紅石的轉化過程。而高溫往往會造成納米顆粒的硬團聚，這為后續(xù)使用過程所需的分散帶來了不便。而且這些方法生產(chǎn)成本很高，能耗大，特別不利于工業(yè)化生產(chǎn)，而四氯化鈦水解法具備工藝簡單、原料簡單易得、反應溫度低、反應時間短、粒徑容易控制、低溫燒結就可實現(xiàn)晶形轉變等特點。 本發(fā)明采用四氯化鈦水解制備金紅石型二氧化鈦超微粉體，首先對四氯化鈦進行化學法和物理法進行提純，此種方法未見文獻中有過相關報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種水解法制備金紅石型二氧化鈦超微粉體的方法，該方法制備的二氧化鈦粉體具有高純度、粒徑均勻等優(yōu)點，低溫燒結就可得到金紅石型超微粉體，而且原料簡單易得，操作簡單，利于控制粒徑，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用的技術方案是
金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，該方法包括如下制備過程將四氯化鈦進行純化處理，四氯化鈦原液中滴加礦物油，攪拌加熱升溫至120°C 140°C之間，礦物油碳化裂解成新生碳顆粒，碳顆粒與四氯化鈦中雜質VOCl3進行反應，達到除釩目的；在提純除釩過程中，四氯化鈦中鐵、硅雜質的量也隨之減少，使四氯化鈦純度更高；將純化處理過的四氯化鈦用移液管移出，滴加到鹽酸水溶液中，配成四氯化鈦儲備液，提取四氯化鈦儲備液配成0. 5mol/廣1. Omol/L的溶液，60°C 80°C水浴加熱2小時，用氨水調節(jié)溶液PH值至中性， 用去離子水和乙醇進行交叉洗滌，放入干燥箱60°C 90°C干燥對小時，最后放入馬弗爐 30(Γ600 煅燒1-3小時即可。所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的氨水為沉淀劑，氨水與四氯化鈦的體積比為5:1 ；采用礦物油對原料四氯化鈦進行純化處理；礦物油和四氯化鈦的質量比為1:100。所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的制備的過程還包括初始鈦溶液的配置、氫氧化物沉淀的形成、干燥以及煅燒的過程。所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的初始溶液鈦離子濃度范圍在 0. 35mol/L 到 0. 65mol/L 范圍之內。所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的氫氧化物沉淀形成過程中，溶液的PH值控制在7;干燥溫度控制在60-90°C ；前驅體煅燒的溫度范圍控制在 300-600 "C。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明所采用的原料簡單易得，價格低廉，操作簡便，制備周期短，原料損失少，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。在制備過程中，可以增加提純四氯化鈦的時間和次數(shù)來提高四氯化鈦的純度，在水解法制備二氧化鈦的過程中，可以通過調節(jié)初始濃度，水解溫度，反應時間，PH值， 煅燒時間和煅燒溫度，改變沉淀劑，來控制產(chǎn)品的晶形、形貌以及尺寸。


圖1為樣品的XRD圖譜；
圖2為鈦離子初始濃度為0. 65mol/L, 500°C煅燒池后得到的粉體SEM圖； 圖3為鈦離子初始濃度為0. 5mol/L, 500°C煅燒池后得到的粉體SEM圖； 圖4為鈦離子初始濃度為0. 35mOl/L，500°C煅燒池后得到的粉體SEM圖。注本發(fā)明的圖2—圖4為產(chǎn)物狀態(tài)的分析示意照片，圖中文字或影像不清晰并不影響對本發(fā)明技術方案的理解。
具體實施例方式下面結合具體實例對本發(fā)明進一步說明。四氯化鈦溶液，純度99%，氨水，優(yōu)級鹽酸，乙醇為分析純試劑，蒸餾水為二次水。以上試劑四氯化鈦需要進行純化處理。實施例1
將礦物油滴加到四氯化鈦原液中，攪拌加熱升溫至120°C 140°C之間，進行一次純化處理(除釩)，將一次純化后的四氯化鈦進行二次精餾提純(除鐵等雜質)，以使其達到更高的純度。將純化處理過的四氯化鈦用移液管移出，滴加到一定量的鹽酸水溶液中，配成一定濃度的四氯化鈦儲備液，儲備液濃度大致為2 3mol/L。移取一定量的四氯化鈦儲備液配成0. 65mol/L的溶液，60°C水浴加熱2小時，用氨水(26%)做沉淀劑調節(jié)PH值至中性，得到鈦的氫氧化物沉淀，沉淀經(jīng)去離子水和乙醇交叉洗滌直到濾液中無Cl_(用l%AgN03溶液檢驗濾液澄清透明)，放入干燥箱60°C烘干M小時，干燥后的粉體放入馬弗爐中500°C煅燒兩小時，通過光譜半定量分析得到純度99. 9%的二氧化鈦粉體。采用日本理學(Rigaku)D/ MAX-RB型X射線衍射儀及HITACHI S-3400N型掃描電鏡對樣品進行分析，結果表明，粉體結構為典型的四方晶系如圖1，形貌基本為近球形，尺寸在500nm左右，如圖2所示。實施例2其他條件如實施例1，調節(jié)初始鈦離子濃度為0. 5mol/L，得到的樣品分散性較好，形貌基本為近球形，尺寸400nm如圖3所示。
實施例3
其他條件如實施例1，調節(jié)初始鈦離子濃度為0. 35mol/L，得到的樣品分散性較好，形貌基本為近球形，尺寸200nm如圖4所示。當其他條件不變，初始鈦離子濃度為0. 35 mol/ L時，粉體形貌最好。
權利要求
1.金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，其特征在于，該方法包括如下制備過程 將四氯化鈦進行純化處理，四氯化鈦原液中滴加礦物油，攪拌加熱升溫至120°C 140°C之間，礦物油碳化裂解成新生碳顆粒，碳顆粒與四氯化鈦中雜質VOCl3進行反應，達到除釩目的；在提純除釩過程中，四氯化鈦中鐵、硅雜質的量也隨之減少，使四氯化鈦純度更高；將純化處理過的四氯化鈦用移液管移出，滴加到鹽酸水溶液中，配成四氯化鈦儲備液，提取四氯化鈦儲備液配成0. 5mol/n. Omol/L的溶液，60°C 80°C水浴加熱2小時，用氨水調節(jié)溶液PH值至中性，用去離子水和乙醇進行交叉洗滌，放入干燥箱60°C 90°C干燥對小時，最后放入馬弗爐30(T60(TC煅燒1-3小時即可。
2.根據(jù)權利要求1所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，其特征在于，所述的氨水為沉淀劑，氨水與四氯化鈦的體積比為5:1 ；采用礦物油對原料四氯化鈦進行純化處理；礦物油和四氯化鈦的質量比為1:100。
3.根據(jù)權利要求1所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，其特征在于，所述的制備的過程還包括初始鈦溶液的配置、氫氧化物沉淀的形成、干燥以及煅燒的過程。
4.根據(jù)權利要求1所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，其特征在于，所述的初始溶液鈦離子濃度范圍在0. 35mol/L到0. 65mol/L范圍之內。
5.根據(jù)權利要求1所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，其特征在于，所述的氫氧化物沉淀形成過程中，溶液的PH值控制在7 ；干燥溫度控制在60-90°C ；前驅體煅燒的溫度范圍控制在300-600°C。
全文摘要
金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，涉及無機粉體的制備方法，制備過程將四氯化鈦進行純化處理，四氯化鈦原液中滴加礦物油，攪拌加熱升溫至120℃~140℃之間，礦物油碳化裂解成新生碳顆粒，將純化處理過的四氯化鈦用移液管移出，滴加到鹽酸水溶液中，配成四氯化鈦儲備液，提取四氯化鈦儲備液配成溶液，水浴加熱2小時，用去離子水和乙醇進行交叉洗滌，放入干燥箱干燥24小時，最后放入馬弗爐300~600℃煅燒1-3小時即可。該方法制備的二氧化鈦粉體具有高純度、粒徑均勻等優(yōu)點，低溫燒結就可得到金紅石型超微粉體，而且原料簡單易得，操作簡單，利于控制粒徑，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01G23/053GK102249302SQ20111015693
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權日2011年6月13日
發(fā)明者吳南, 朱紅艷, 滕飛, 馬偉民 申請人:沈陽化工大學