專利名稱：納米二氧化鈦的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液相法制備納米二氧化鈦的技術(shù)，特別是一種用工業(yè)有機(jī)溶劑油抽提擠水及在較低溫度下熱處理實(shí)現(xiàn)晶型轉(zhuǎn)化的納米二氧化鈦制造方法。
納米二氧化鈦具有特殊的光化學(xué)性能。在光化學(xué)催化劑、防曬化妝品、保鮮包裝、高檔轎車面漆等行業(yè)及未來的環(huán)保領(lǐng)域有特殊應(yīng)用。
現(xiàn)有的制備納米二氧化鈦粉體方法主要有；鈦醇鹽Ti(OR)4液相或氣相水解法、四氯化鈦TiCl4高溫氧化法或特殊水解法、硫酸氧鈦TiOSO4液相溶膠法等。由于主要原料絕大部分采用Ti(OR)4和TiCl4，而Ti(OR)4價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高；采用TiCl4為原料的生產(chǎn)工藝，設(shè)備投資大，對(duì)設(shè)備腐蝕、對(duì)大氣污染嚴(yán)重。中國專利公開號(hào)CN1146976A,CN1192992A,CN1217297A等所述方法以偏鈦酸H2TiO3或硫酸氧鈦TiOSO4為主要原料，在熱處理時(shí)要求大于700℃的溫度才能實(shí)現(xiàn)金紅石型二氧化鈦的晶型轉(zhuǎn)化，以至原級(jí)粒度較粗。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種不同于現(xiàn)有制造納米二氧化鈦方法的工藝，該工藝原料易得，成本低，晶型轉(zhuǎn)化溫度低，工藝過程易控，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)選用硫酸鈦白廠中間產(chǎn)物濕偏鈦酸H2TiO3為主要原料，經(jīng)堿溶，洗滌，鹽酸膠溶，有機(jī)擠水，蒸餾，熱處理等工藝，制備出銳鈦型、金紅石型以及混晶型的納米二氧化鈦。
上述堿溶、洗滌時(shí)，是在含TiO2200-400g/L濕偏鈦酸H2TiO3漿中按摩爾比MTiO2∶MNaOH=1∶2～4加入氫氧化鈉NaOH，加溫至80℃～120℃堿溶1～3小時(shí)，制得鈦酸鈉Na2TiO3，再進(jìn)行洗滌凈化，脫出SO42-。
所述的方法在凈化后含TiO2100-300g/L的鈦酸鈉Na2TiO3漿中按摩爾比MHCl∶MTiO2=0.8～1.2∶1加入鹽酸HCl，加溫至80℃～120℃酸溶，制備出鹽酸溶膠。
所述的方法在稀釋至TiO220-100g/L鹽酸溶膠中加入以TiO2重量計(jì)1～5％有機(jī)表面處理劑水楊酸進(jìn)行處理，然后加入60～90號(hào)工業(yè)有機(jī)溶劑油抽提二氧化鈦，并對(duì)負(fù)載有二氧化鈦的有機(jī)溶劑油進(jìn)行洗滌、蒸餾，分離二氧化鈦和有機(jī)溶劑油。
所述制備銳鈦型二氧化鈦的熱處理溫度為500～550℃；制備金紅石型二氧化鈦的熱處理溫度為600～700℃。
本發(fā)明選用硫酸鈦白粉廠生產(chǎn)的中間產(chǎn)品為主要原料，經(jīng)堿溶，洗滌，鹽酸膠溶，有機(jī)擠水，蒸餾，熱處理，粉碎等工藝，能制備出銳鈦型、金紅石型以及混晶型的納米二氧化鈦。本發(fā)明主要原料廉價(jià)易得，工藝過程易控制，金紅石型晶型轉(zhuǎn)化溫度低，制備出的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的制造流程如下1．主原料的選取本發(fā)明選用硫酸鈦白粉生產(chǎn)的中間產(chǎn)物濕偏鈦酸為主要原料，價(jià)廉易得；2．加溫堿溶、洗滌凈化向濕偏鈦酸中加入氫氧化鈉，加溫堿溶，制得鈦酸鈉，使化學(xué)吸附的SO3脫附，再經(jīng)洗滌除去SO42-；3．鹽酸膠溶洗滌凈化后的鈦酸鈉加入鹽酸，加溫進(jìn)行膠溶，制得二氧化鈦鹽酸膠溶；4．有機(jī)溶劑抽提擠水對(duì)鹽酸膠溶表面處理，然后加入工業(yè)有機(jī)溶劑油進(jìn)行抽提擠水；5．蒸餾分離對(duì)負(fù)載有二氧化鈦的有機(jī)溶劑油進(jìn)行蒸餾，分離出二氧化鈦和有機(jī)溶劑油；6．干燥、熱處理通過干燥除去物理水，然后進(jìn)行熱處理除去化學(xué)結(jié)合水，并實(shí)現(xiàn)晶型轉(zhuǎn)化，得到納米二氧化鈦；7．粉碎通過粉碎使熱處理后的納米二氧化鈦分散；8．表面處理根據(jù)用戶要求進(jìn)行相應(yīng)的表面處理，得到商業(yè)化產(chǎn)品。
實(shí)施例1稱取濕偏鈦酸H2TiO3300克(含TiO230％、水70％)，調(diào)漿至300-400g/L加熱至沸騰狀態(tài)，按MTiO2∶MNaOH1∶4加入固體氫氧化鈉180克，繼續(xù)讓體系沸騰反應(yīng)1.5小時(shí)，過程中補(bǔ)充水分，保持體系的體積恒定。反應(yīng)時(shí)間到了之后，用去離子水過濾洗滌，脫出SO42-。濾餅調(diào)漿至200g/L，加熱至80℃，按MHCl∶MTiO2=1∶1加入鹽酸，升溫至沸騰，膠溶60分鐘。將溶膠稀釋至30g/L，按TiO2重量百分比3％加入水楊酸攪拌30分鐘。按體積比1∶1加入60-90號(hào)工業(yè)溶劑油，攪拌狀態(tài)下吸附TiO2，攪拌時(shí)間15分鐘。然后萃取分離負(fù)載TiO2的溶劑油。對(duì)負(fù)載TiO2的溶劑油進(jìn)行蒸餾，分離TiO2及溶劑油。分離出的TiO2經(jīng)100℃干燥，在500℃下熱處理3小時(shí)，得到易分散的銳鈦型占95％的納米TiO2，平均粒度8.2納米。
實(shí)施例2按實(shí)施例1的步驟得到經(jīng)干燥的TiO2，在650℃下熱處理4小時(shí)，得到易分散的金紅石型占98％的納米TiO2，平均粒度26.4納米。
權(quán)利要求
1．一種納米二氧化鈦的制造方法，其特征是選用硫酸鈦白廠中間產(chǎn)物濕偏鈦酸H2TiO3為主要原料，經(jīng)堿溶，洗滌，鹽酸膠溶，有機(jī)擠水，蒸餾，熱處理等工藝，制備出銳鈦型、金紅石型以及混晶型的納米二氧化鈦。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在含TiO2200-400g/L濕偏鈦酸H2TiO3漿中按摩爾比MTiO2∶MNaOH=1∶2～4加入氫氧化鈉NaOH，加溫至80℃～120℃堿溶1～3小時(shí)，制得鈦酸鈉Na2TiO3，再進(jìn)行洗滌凈化，脫出SO42-。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在凈化后含TiO2100-300g/L的鈦酸鈉Na2TiO3漿中按摩爾比MHCl∶MTiO2=0.8～1.2∶1加入鹽酸HCl，加溫至80℃～120℃酸溶，制備出鹽酸溶膠。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在稀釋至TiO220-100g/L鹽酸溶膠中加入以TiO2重量計(jì)1～5％有機(jī)表面處理劑水楊酸進(jìn)行處理，然后加入60～90號(hào)工業(yè)有機(jī)溶劑油抽提二氧化鈦，并對(duì)負(fù)載有二氧化鈦的有機(jī)溶劑油進(jìn)行洗滌、蒸餾，分離二氧化鈦和有機(jī)溶劑油。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是制備銳鈦型二氧化鈦的熱處理溫度為500～550℃；制備金紅石型二氧化鈦的熱處理溫度為600～700℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及液相法制備納米二氧化鈦技術(shù)領(lǐng)域,選用硫酸鈦白粉廠生產(chǎn)的中間產(chǎn)品為主要原料,經(jīng)堿溶,洗滌,鹽酸膠溶,有機(jī)擠水,蒸餾,熱處理,粉碎等工藝,能制備出銳鈦型、金紅石型以及混晶型的納米二氧化鈦,本發(fā)明主要原料廉價(jià)易得,工藝過程易控制,金紅石型晶型轉(zhuǎn)化溫度低,制備出的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)成本低,易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01G23/00GK1308022SQ0110710
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月8日
發(fā)明者蔣祉剛, 張曙光, 李永剛 申請(qǐng)人:昆明冶金研究院