一種碳氧鈦的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳氧鈦的制備方法，屬無機(jī)非金屬材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳氧鈦（TiCxOy,其中x+y= 1)最先是在碳熱還原1102過程中被發(fā)現(xiàn)的，因其具有 優(yōu)異的性能，如高熔點、高硬度、良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和抗腐蝕能力等，成為裝潢、切割、電 極等行業(yè)的新型材料，被越來越多的同行工作者所研宄。
[0003] 目前，制備的碳氧鈦方法主要有固固熱還原法、氣固反應(yīng)法、電化學(xué)脫氧法等，但 這些方法均存在產(chǎn)品質(zhì)量分布不均現(xiàn)象。如碳熱還原110 2制備的碳氧鈦因機(jī)械和還原過 程的微曲造成產(chǎn)品不均勻，嚴(yán)重影響其導(dǎo)電、硬度等理化性能。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人在此基礎(chǔ)上，欲提供一種全新的方法制備得到均勻的碳氧鈦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種采用氣相沉積制備均勻碳氧鈦的方法。
[0006] 本發(fā)明碳氧鈦的制備方法包括以下步驟：
[0007] A、控制反應(yīng)體系溫度在400~800°C，將氣態(tài)的11(：14與CO和H2充分接觸反應(yīng)；
[0008] B、收集以固體形成沉積所得固形物，該固形物即為碳氧鈦。
[0009] 本發(fā)明制備方法的反應(yīng)原理如式（1):
[0011] 制備過程中，為保證反應(yīng)的效率及節(jié)約能耗，故將步驟A中反應(yīng)體系的溫度控制 在 400 ~800 °C。
[0012] 制備過程中，為保證反應(yīng)的效率及節(jié)約能耗，CO和H2需過量，以保證反應(yīng)的完全， 故TiCl4、C0、H2之間按摩爾比計為1:1. 2~2:2. 4~4。
[0013] 由于反應(yīng)時會生成帶腐蝕性的HCl氣體，故該反應(yīng)需選擇耐腐蝕性的材質(zhì)，如鎳、 碳化硅、氮化鈦等。尾氣中還有未反應(yīng)完全的⑶和H2,HCl、CO和H2屬于?；?，故反應(yīng)結(jié) 束后尾氣需先通過堿液吸收處理，再進(jìn)行點燃處理后方可排放。其中，堿液可選NaOH水溶 液、KOH水溶液等。進(jìn)一步優(yōu)選，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%，優(yōu)選10%。
[0014] 為實現(xiàn)上述技術(shù)方案，具體操作時，本發(fā)明碳氧鈦的制備方法可采用連續(xù)反應(yīng)器 或密封罐等反應(yīng)。連續(xù)反應(yīng)器如帶篩板沸騰氯化爐，采用該反應(yīng)器反應(yīng)時，產(chǎn)生的碳氧鈦粉 末在重力作用下將沉至反應(yīng)器底部，定期排除而實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；采用密封罐如鎳制坩堝 反應(yīng)時，可將原料在充至密封罐內(nèi)，升溫反應(yīng)，結(jié)束后排除尾氣獲得所需的產(chǎn)品。
[0015]本發(fā)明制備碳氧鈦相對于碳熱還原法均勻性好，因本發(fā)明為氣相反應(yīng)，其形核很 難長為大顆粒物質(zhì)，故產(chǎn)品極細(xì)且均勻，利于后續(xù)的加工制作，如適合作為粉末冶金、可溶 陽極電解的原料使用。
【具體實施方式】
[0016] 采用本發(fā)明方法制備碳氧鈦，由于產(chǎn)物僅有碳氧鈦一種固體物質(zhì)，其成分可 通過化學(xué)手段測定其Ti、C和O便可確定是否為產(chǎn)物，其中鈦含量參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T4701. 1-2009進(jìn)行測定即可；C參照J(rèn)B/T6647-2011測定；O則采用納克公司提供的0-3000 型脈沖紅外熱導(dǎo)氧氮分析儀進(jìn)行測定。
[0017] 以下通過實施例形式的【具體實施方式】，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說 明，說明但不限制本發(fā)明。
[0018] 實施例一
[0019] 將內(nèi)徑為?300的鎳制坩堝組裝好，其中密封面采用聚四氟乙烯墊圈進(jìn)行密封， 并做水冷保護(hù)，抽真空預(yù)處理后，通入160gC0和60gH2混合物，按10°C/min升溫速率升溫 至600°C，然后緩慢通入1900gTiCl4，保溫Ih后，通入氬氣導(dǎo)出余氣至堿液（NaOH質(zhì)量分 數(shù)為10% )中，而后直接進(jìn)行燃燒處理，待尾氣無法燃燒時，停爐降溫至室溫，取出產(chǎn)品稱 重為580g，經(jīng)檢測分析其結(jié)果為：77. 2%Ti、9. 9%C和12. 9% 0,滿足TiCa 碳氧鈦 成分比例。
[0020] 實施例二
[0021] 將內(nèi)徑為?300的鎳制坩堝組裝好，其中密封面采用聚四氟乙烯墊圈進(jìn)行密封， 并做水冷保護(hù)，抽真空預(yù)處理后，通入180gC0和70gH2混合物，按10°C/min升溫速率升溫 至800°C，然后緩慢通入1900gTiCl4，保溫Ih后，通入氬氣導(dǎo)出余氣至堿液（K0H質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為10% )中，而后直接進(jìn)行燃燒處理，待尾氣無法燃燒時，停爐降溫至室溫，取出產(chǎn)品稱重 為611g，經(jīng)檢測分析其結(jié)果為：77.0%Ti、9.7%C和13.3% 0,滿足TiCa5Oa5的碳氧鈦成 分比例。
[0022] 實施例三
[0023] 在內(nèi)徑為①150沸騰氯化爐中按5L/min速率通入氬氣排空15min，然后通入溫 度500°C的CO和H2混合物（摩爾比為1:4)，和500°CTiCl4蒸汽，其中混合物流量控制在 lL/min，11(：14氣體流量控制在0. 5L/min，需要對尾氣進(jìn)行處理，方法同實施例二，反應(yīng)進(jìn)行 30min后，冷卻取出產(chǎn)物為502g，經(jīng)檢測分析其結(jié)果為77. 6%Ti、10. 1%C和12. 3% 0,滿 足TiCa50a5的碳氧鈦成分比例。
[0024] 實施例四
[0025] 在內(nèi)徑為①150沸騰氯化爐中按5L/min速率通入氬氣排空15min，然后通入溫 度500°C的CO和H2混合物（摩爾比為1:4)，和800°CTiCl4蒸汽，其中混合物流量控制在 lL/min，11(：14氣體流量控制在lL/min，需要對尾氣進(jìn)行處理，方法同實施例二，反應(yīng)進(jìn)行 3〇!^11后，冷卻取出產(chǎn)物為3158，經(jīng)檢測分析其結(jié)果為77.4%11、9.9%(：和12.7%0，滿足 TiCa5Oa5的碳氧鈦成分比例。
[0026] 上述實施例制備所得固態(tài)粉末極細(xì)且均勻性好，符合碳氧鈦導(dǎo)電、硬度等理化性 能要求，適于作為粉末冶金、可溶陽極電解的原料使用。
【主權(quán)項】
1. 碳氧鈦的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： A、 控制反應(yīng)體系溫度在400~800°C，將氣態(tài)的11(：14與CO和H2充分接觸反應(yīng)； B、 收集以固體形成沉積所得固形物，該固形物即為碳氧鈦。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：步驟A中，TiCl4、C0、4按 摩爾比計為1:1. 2~2:2. 4~4。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：反應(yīng)結(jié)束后尾氣依次通過 堿液吸收處理，點燃處理，最后排放。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述堿液為NaOH水溶液、 KOH水溶液。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5-20 % 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：采用連續(xù)反應(yīng)器或密封罐 反應(yīng)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述連續(xù)反應(yīng)器為沸騰氯 化爐。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述沸騰氯化爐為帶篩板 沸騰氯化爐。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳氧鈦的制備方法，其特征在于：所述密封罐為鎳制坩堝。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳氧鈦的制備方法，屬無機(jī)非金屬材料制備領(lǐng)域，所解決的技術(shù)問題是提供一種采用氣相沉積制備均勻碳氧鈦的方法，包括以下步驟：A、控制反應(yīng)體系溫度在400～800℃，將氣態(tài)的TiCl4與CO和H2充分接觸反應(yīng)；B、收集以固體形成沉積所得固形物，該固形物即為碳氧鈦。本發(fā)明制備碳氧鈦相對于碳熱還原法均勻性好，因本發(fā)明為氣相反應(yīng)，其形核很難長為大顆粒物質(zhì)，故產(chǎn)品極細(xì)且均勻，利于后續(xù)的加工制作，如適合作為粉末冶金、可溶陽極電解的原料使用。
【IPC分類】C01G23/00
【公開號】CN104925855
【申請?zhí)枴緾N201510293470
【發(fā)明人】朱福興, 穆天柱, 鄧斌, 何安西, 程曉哲, 馬尚潤, 陳兵, 鄭權(quán), 張瑤
【申請人】攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月1日