制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法技術

本發明專利技術屬精細化工領域，具體涉及一種制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法。本發明專利技術所要解決的技術問題是提供一種制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，包括以下步驟：a、一次中和：將堿溶液加入四氯化鈦水溶液中控制體系pH為6.5～7.5；b、膠溶：加入硫酸鹽，然后加熱至沸騰并保溫；c、二次中和：加入堿溶液調節體系pH為6.5～8.5，固液分離；d、后處理：固體經洗滌、干燥、破碎、汽粉即可。本發明專利技術方法具有原料簡單易得、成本低的優點，且本發明專利技術方法操作簡單、流程短，所得二氧化鈦質量好。

Preparation of nano-anatase titanium dioxide

The invention belongs to the field of fine chemical industry, in particular to a method for preparing nano anatase titanium dioxide. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for preparing nano-anatase-type titanium dioxide, including the following steps: A. primary neutralization: adding alkali solution into titanium tetrachloride aqueous solution to control system pH 6.5-7.5; B. sol: adding sulfate, then heating to boiling and holding; C. secondary neutralization: adding alkali solution to regulate system pH 6.5-8.5, solid-liquid separation D. Post-treatment: solid can be washed, dried, crushed and steam powder. The method of the invention has the advantages of simple raw materials and low cost, and the method of the invention has the advantages of simple operation, short flow and good quality of the obtained titanium dioxide.

【技術實現步驟摘要】
制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法
本專利技術屬精細化工領域，具體涉及一種制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法。
技術介紹
納米顆粒是目前應用最為廣泛的一種納米材料，在現代工業、國防及高科技領域中扮演著重要的角色。納米顆粒粒徑小、比表面積大、其表面原子配位不全、其表面性質與內部不同；表面的原子活性大、結合能高、使其有良好催化活性；納米顆粒還具有優良的光電轉換性質、可將其用于太陽能光電。目前，制備納米TiO2的方法較多，基本上可歸納為物理法和化學法。物理法又稱為機械粉碎法，對粉碎設備要求很高；化學法又可分為氣相法(CVD)、液相法和固相法。氣相法制備二氧化鈦：(1)物理氣相沉積法物理氣相沉積法(PVD)是利用電弧、高頻或等離子體等高穩熱源將原料加熱,使之氣化或形成等離子體，然后驟冷使之凝聚成納米粒子.其中以真空蒸發法最為常用。粒子的粒徑大小及分布可以通過改變氣體壓力和加熱溫度進行控制。該法同時可采用于單一氧化物、復合氧化物、碳化物以及金屬粉的制備。(2)化學氣相沉積法化學氣相沉積法(CVD)利用揮發性金屬化合物的蒸氣通過化學反應生成所需化合物。該法制備的納米TiO2粒度細、化學活性高、粒子呈球形、單分散性好、可見光透過性好、吸收屏蔽紫外線能力強。該過程易于放大，實現連續化生產，但一次性投資大，同時需要解決粉體的收集和存放問題。CVD法又可分為氣相氧化法、氣相合成法、氣相熱解法和氣相氫火焰法。液相法制備納米二氧化鈦：液相法是選擇可溶于水或有機溶劑的金屬鹽類，使其溶解，并以離子或分子狀態混合均勻，再選擇一種合適的沉淀劑或采用蒸法、結晶、升華、水解等過程，將金屬離子均勻沉積或結晶出來，再經脫水或熱分解制得粉體。它又可分為膠溶法、溶膠-凝膠法和沉積法。其中沉積法又可分為直接沉積法和均勻沉積法。(1)以硫酸氧鈦為原料：加酸使其形成溶膠，經表面活性劑處理，得到漿狀膠粒，熱處理得到納米TiO2粒子。(2)溶膠-凝膠法：簡稱S—G法，是以有機或無機鹽為原料,在有機介質中進行水解、縮聚反應，使溶液經溶膠-凝膠化過程得到凝膠，凝膠經加熱(或冷凍)干燥、鍛燒得到產品。該法得到的粉末均勻、分散性好、純度高、煅燒溫度低、反應易控制、副反應少、工藝操作簡單，但原料成本較高。(3)沉淀法：A、直接沉淀法，B、均勻沉淀法。上述方法或多或少都存在各自的一些缺陷。
技術實現思路
本專利技術是提供一種由四氯化鈦水溶液直接制備銳鈦型納米二氧化鈦的方法，此方法原料易得、對設備要求低、制備流程短。本專利技術所要解決的技術問題是提供一種制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法。該方法包括以下步驟：a、一次中和：將堿溶液加入四氯化鈦水溶液中控制體系pH為6.5～7.5；b、膠溶：加入硫酸鹽，然后加熱至沸騰并保溫；c、二次中和：加入堿溶液調節體系pH為6.5～8.5，固液分離；d、后處理：固體經洗滌、干燥、破碎、汽粉即可。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟a中，所述四氯化鈦水溶液的濃度為1～1.2mol/L。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟a中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液或氨水。進一步的，氫氧化鈉溶液質量濃度為5～20％。進一步的，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟a中，氫氧化鈉溶液的添加量按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟a中，所述加入所耗時間為30～120min。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟b中，所述硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸銨或硫酸鋁中的至少一種。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟b中，所述硫酸鹽的加入量按摩爾比Ti/SO42-＝0.5～1.2﹕1加入。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟b中，所述保溫90～120min。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟c中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液或氨水。進一步的，氫氧化鈉溶液質量濃度為5～48％。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟d中，所述洗滌至電導率＜100μs/cm。其中，上述制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法步驟d中，所述干燥至水分＜3％。本專利技術方法具有原料簡單易得、成本低的優點，且本專利技術方法操作簡單、流程短。本專利技術方法制備得到的成品納米銳鈦礦型二氧化鈦，XRD:A％＝99.98％以上，晶粒尺寸為7nm，二氧化鈦含量＞96％。具體實施方式本專利技術四氯化鈦水溶液制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，包括以下步驟：a、一次中和：準備1mol/L～1.2mol/L的四氯化鈦水溶液和堿溶液，將堿溶液緩慢加入四氯化鈦水溶液中調節體系pH為6.5～7.5，加入時間為30～120min；所述堿溶液為質量濃度5～20％的氫氧化鈉溶液或氨水；b、膠溶：在上述一次中和料中加入硫酸鹽，加熱至沸騰并保沸90～120min進行膠溶；按摩爾比，硫酸鹽的加入量為Ti/SO42-＝0.5～1.2﹕1；所述硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸銨或硫酸鋁中的至少一種；c、二次中和：加入堿溶液調節體系pH為6.5～8.5，固液分離；所述堿溶液為質量濃度5～48％的氫氧化鈉溶液或氨水；d、后處理：固體洗滌至電導率＜100μs/cm、干燥水分＜3％、破碎、汽粉，即得納米銳鈦礦型二氧化鈦。上述方法步驟a中，氫氧化鈉溶液的添加量按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1。是將四氯化鈦轉化為TiO2對NaOH進行計算添加。上述方法步驟b中，加入硫酸鹽的目的是促進銳鈦晶型的形成。若添加量過低，不利于銳鈦型形成；若添加量過高，則成本過高。上述方法步驟c中，pH過高或過低都會造成不好洗滌的弊端，所以控制pH為6.5～8.5。上述方法步驟d中，所述的洗滌、干燥、破碎、汽粉均為本領域常規操作。實施例11)一次中和：準備好1.1mol/L的四氯化鈦水溶液和5％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液加入四氯化鈦水溶液中，加入時間為30min；按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1；2)膠溶：在中和料中加入硫酸鈉進行膠溶，加入量為Ti/SO42-＝1/1；將上述膠溶料加熱至沸騰并保沸120min；3)二次中和，加入5％的氫氧化鈉溶液調節pH至7.20；洗滌；干燥；破碎；汽粉。本實施例得到的成品納米銳鈦礦型二氧化鈦，經檢測XRD：A％＝99.98％，晶粒尺寸為7nm，二氧化鈦含量為97.5％。實施例21)一次中和：準備好1.2mol/L的四氯化鈦水溶液和15％的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液加入四氯化鈦水溶液中，加入時間為70min；按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1；2)膠溶：在中和料中加入硫酸鋁進行膠溶，加入量為Ti/SO42-＝0.8/1；將上述膠溶料加熱至沸騰并保沸90min；3)二次中和，加入5％的氫氧化鈉溶液調節pH至7.20；洗滌；干燥；破碎；汽粉。本實施例得到的成品納米銳鈦礦型二氧化鈦，經檢測XRD：A％＝99.9％，晶粒尺寸為7nm，二氧化鈦含量為96.8％。對比例11)一次中和：準備好1.2mol/L的四氯化鈦水溶液和10％的氫氧化鈉溶液，四氯化鈦水溶液加入氫氧化鈉溶液中，加入時間為70min；按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1；2)膠溶：在中和料中加入硫酸納進行膠溶，加入量為Ti/SO42-＝0.8/1；將上述膠溶料加熱至沸騰并保沸90min；3)二次中和，加入5％的氫氧化鈉溶液調節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于：包括以下步驟：a、一次中和：將堿溶液加入四氯化鈦水溶液中控制體系pH為6.5～7.5；b、膠溶：加入硫酸鹽，然后加熱至沸騰并保溫；c、二次中和：加入堿溶液調節體系pH為6.5～8.5，固液分離；d、后處理：固體經洗滌、干燥、破碎、汽粉即可。

【技術特征摘要】
1.制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于：包括以下步驟：a、一次中和：將堿溶液加入四氯化鈦水溶液中控制體系pH為6.5～7.5；b、膠溶：加入硫酸鹽，然后加熱至沸騰并保溫；c、二次中和：加入堿溶液調節體系pH為6.5～8.5，固液分離；d、后處理：固體經洗滌、干燥、破碎、汽粉即可。2.根據權利要求1所述的制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于：步驟a中，所述四氯化鈦水溶液的濃度為1～1.2mol/L。3.根據權利要求1所述的制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于：步驟a中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液或氨水；進一步的，所述氫氧化鈉溶液質量濃度為5～20％。4.根據權利要求3所述的制備納米銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于：步驟a中，氫氧化鈉溶液的添加量按質量比計，NaOH﹕TiO2＝2﹕1。5.根據權利要求1～4任一項所述的制備納米銳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邢慧晉，杜劍橋，吳健春，王斌，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51