專利名稱：金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超微粉體的制備方法，特別是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(shù)：
二氧化鈦是一種重要的無機(jī)材料，具有許多優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)，如比表面積大、 表面活性高、熱導(dǎo)性好、光吸收性能好、分散性好、沒有硬度等。因而廣泛應(yīng)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(guó)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(chǎng)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(fēng)化等過程中生成的特殊形態(tài)，是不穩(wěn)定的晶型，因其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性而沒有工業(yè)價(jià)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(fù)雜、條件苛亥|J、粒度難以控制，而且要在高溫條件下煅燒才能轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦，因?yàn)閭鹘y(tǒng)金紅石型二氧化鈦的制備需經(jīng)高溫固相反應(yīng)，經(jīng)歷由無定形一銳鈦礦一金紅石的轉(zhuǎn)化過程。而高溫往往會(huì)造成納米顆粒的硬團(tuán)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(jiǎn)單、原料簡(jiǎn)單易得、反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時(shí)間短、粒徑容易控制、低溫?zé)Y(jié)就可實(shí)現(xiàn)晶形轉(zhuǎn)變等特點(diǎn)。 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(duì)四氯化鈦進(jìn)行化學(xué)法和物理法進(jìn)行提純，此種方法未見文獻(xiàn)中有過相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)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，該方法低溫?zé)Y(jié)就可得到金紅石型超微粉體，制備的二氧化鈦粉體純度高、粒徑均勻，而且原料簡(jiǎn)單易得、操作簡(jiǎn)單、利于控制粒徑，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，該制備方法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，首先，將四氯化鈦進(jìn)行純化處理，在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(zhì)VOCl3進(jìn)行反應(yīng)，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(chǔ)備液，初始溶液鈦離子濃度范圍在0. 35mol/L到0. 65mol/L范圍之內(nèi)，再提取四氯化鈦儲(chǔ)備液配成0. 5mol/廣1. Omol/L的溶液，60°C 80°C水浴加熱2小時(shí)，氨水為沉淀劑，氨水與四氯化鈦的體積比為5:1，用氨水調(diào)節(jié)溶液PH值至中性，用去離子水和乙醇進(jìn)行交叉洗滌，放入干燥箱60°C 90°C干燥對(duì)小時(shí)，最后放入馬弗爐30(T60(TC煅燒 1-3小時(shí)即可。
所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的氫氧化物沉淀形成過程中，溶液的PH值控制在7。所述的金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，所述的礦物油和四氯化鈦的質(zhì)量比為1:100。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
本發(fā)明采用的原料簡(jiǎn)單易得，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)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(shí)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(diào)節(jié)初始濃度，水解溫度，反應(yīng)時(shí)間，PH值，煅燒時(shí)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為本發(fā)明樣品的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煅燒池后的粉體SEM圖。注本發(fā)明的圖1一圖4為產(chǎn)物狀態(tài)的分析示意圖，圖中文字或影像不清晰并不影響對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的理解。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明材料選用四氯化鈦溶液(純度99%)，氨水，優(yōu)級(jí)鹽酸，乙醇為分析純?cè)噭?，蒸餾水為二次水。以上試劑四氯化鈦需要進(jìn)行純化處理。本發(fā)明制備過程將四氯化鈦進(jìn)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(zhì) VOCl3進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到除釩目的。在提純除釩過程中，四氯化鈦中鐵、硅等雜質(zhì)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(chǔ)備液，提取四氯化鈦儲(chǔ)備液配成0. 5mol/廣1. Omol/L的溶液，60°C 80°C水浴加熱2小時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)溶液PH值至中性，用去離子水和乙醇進(jìn)行交叉洗滌，放入干燥箱 600C 90°C干燥M小時(shí)，最后放入馬弗爐30(T600°C煅燒1_3小時(shí)。實(shí)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(jìn)行一次純化處理(除釩)，將一次純化后的四氯化鈦進(jìn)行二次精餾提純(除鐵等雜質(zhì))，以使其達(dá)到更高的純度。將純化處理過的四氯化鈦用移液管移出，滴加到鹽酸水溶液中，配成四氯化鈦儲(chǔ)備液，儲(chǔ)備液濃度為2 3mol/L。移取四氯化鈦儲(chǔ)備液配成0. 65mol/L的溶液，60°C水浴加熱 2小時(shí)，用氨水(26%)做沉淀劑調(diào)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(yàn)濾液澄清透明)，放入干燥箱60°C 烘干M小時(shí)，干燥后的粉體放入馬弗爐中500°C煅燒兩小時(shí)，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(xué)(Rigaku) D/MAX-RB型X射線衍射儀及HITACHI S-3400N型掃描電鏡對(duì)樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明，粉體結(jié)構(gòu)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(shí)施例2:
其他條件如實(shí)施例1，調(diào)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(shí)施例3:
其他條件如實(shí)施例1，調(diào)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(dāng)其他條件不變，初始鈦離子濃度為0. 35 mol/ L時(shí)，粉體形貌最好。
權(quán)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，該制備方法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，首先，將四氯化鈦進(jìn)行純化處理，在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(zhì)VOCl3進(jìn)行反應(yīng)，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(chǔ)備液，初始溶液鈦離子濃度范圍在0. 35mol/L到 0. 65mol/L范圍之內(nèi)，再提取四氯化鈦儲(chǔ)備液配成0. 5mol/廣1. Omol/L的溶液，60°C 80°C 水浴加熱2小時(shí)，氨水為沉淀劑，氨水與四氯化鈦的體積比為5:1，用氨水調(diào)節(jié)溶液PH值至中性，用去離子水和乙醇進(jìn)行交叉洗滌，放入干燥箱60°C、(TC干燥M小時(shí)，最后放入馬弗爐30(T60(TC煅燒1-3小時(shí)即可。
2.根據(jù)權(quán)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。
3.根據(jù)權(quán)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，所述的礦物油和四氯化鈦的質(zhì)量比為1:100。
全文摘要
金紅石型二氧化鈦超微粉體的制備方法，涉及一種超微粉體的制備方法，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，首先，將四氯化鈦進(jìn)行純化處理，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(chǔ)備液，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至中性，用去離子水和乙醇進(jìn)行交叉洗滌，放入干燥箱，最后放入馬弗爐300~600℃煅燒1-3小時(shí)即可。本發(fā)明制備金紅石型TiO2超微粉體的方法，原料簡(jiǎn)單易得，價(jià)格低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)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)在超微粉體的制備領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)C01G23/08GK102502813SQ20111033114
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者吳南, 朱紅艷, 滕飛, 馬偉民 申請(qǐng)人:沈陽化工大學(xué)