CN102356045A - 高温稳定的锐钛型二氧化钛 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及制备锐钛型二氧化钛的方法和由上述方法制得的高温稳定的锐钛型二氧化钛，所述锐钛型二氧化钛在高于900℃的温度下是稳定的，所述方法包括：(a)将水可混溶的有机溶剂和钛酸盐混合以形成含钛溶液；(b)在硅源和铝源的存在下将所述含钛溶液水解以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物；(c)分离出掺杂有硅和铝的所述钛水解组合物；以及(d)煅烧所述掺杂有硅和铝的所述钛水解组合物以形成高温稳定的掺杂有硅和铝的锐钛型二氧化钛。

Description

高温稳定的锐钛型二氧化钛
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2009年3月18日提交的美国临时申请No.61/161,135的权益，所述文献全文以引用方式并入本文。
本专利申请涉及2008年11月4日提交的PCT/US08/82307，PCT/US08/82307要求2007年11月5日提交的美国临时申请No.61/001,841(DuPont档案号TT0051)的权益，美国临时申请No.61/001,841涉及序列号11/393,293，它是2005年6月30日提交的申请No.11/172,099的部分继续申请，No.11/172,099是2004年11月23日提交的申请No.10/995,968的部分继续申请(DuPont档案号CL2311USNA)，所述文献全文以引用方式并入本文。
本专利申请还涉及2007年12月20日提交的PCT/US07/26104，PCT/US07/26104要求2006年12月21日提交的临时申请No.60/876,382(DuPont档案号TT0056)的权益，所述文献全文以引用方式并入本文。
发明领域
本公开涉及锐钛型二氧化钛和制备锐钛型二氧化钛的方法，锐钛型二氧化钛在高于900℃的温度下是稳定的。
发明背景
已知锐钛晶型的二氧化钛用于催化剂应用中。例如，已知锐钛型二氧化钛自身作为催化剂或作为催化剂载体用于催化下列反应：苯酚的烷化反应、有机物质的光氧化反应，并且在与氧化钒组合时，用于将汽车排气中的NOx还原为氮气和水。
由于已知锐钛矿在约650℃的温度下转变成金红石，因此锐钛型二氧化钛的高温应用受到限制。已知用硅掺杂二氧化钛前体能够提高锐钛矿-至-金红石的转变温度。已发现，稳定性可提高至约900℃，但是这没有解决锐钛矿在催化剂应用中非常常见的超过900℃的温度下的稳定性问题。
发明概述
本公开涉及制备锐钛型二氧化钛的方法，所述锐钛型二氧化钛在高于900℃的温度下，具体地讲在高于900℃至约1200℃的温度下是稳定的，所述方法包括：
(a)将水可混溶的有机溶剂和钛酸盐混合以形成含钛溶液；
(b)在硅源和铝源的存在下将所述含钛溶液水解以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物；
(c)分离出掺杂有硅和铝的钛水解组合物；以及
(d)煅烧所述掺杂有硅和铝的钛水解组合物以形成高温稳定的掺杂有硅和铝的锐钛型二氧化钛，具体地讲，煅烧温度可在约400℃至约1200℃范围内。
可将硅源加入到含钛溶液，可将铝源加入到含钛溶液中，或者可将二者加入到含钛溶液中。与水混合形成水解组合物。
可通过使含钛溶液与硅源和水的混合物、铝源和水的混合物、或铝源、硅源和水的混合物混合，来水解含钛溶液。
可用铝源和水的混合物来水解含钛和硅的溶液。可用硅源和水的混合物来水解含钛和铝的溶液。可用水来水解含钛、硅和铝的溶液。
钛酸盐可为具有以下化学结构的醇钛：
Ti(OR1)(OR2)(OR3)(OR4)
其中R1至R4为相同或不同的具有1至约30个碳原子的烷基，更具体地讲，所述钛可选自异丙醇钛(IV)、正丁醇钛(IV)、甲醇钛(IV)、乙醇钛(IV)、和正丙醇钛(IV)、以及它们的混合物，甚至更具体地讲，所述钛酸盐可为异丙醇钛(IV)。
水可混溶的溶剂可选自醇、醛、酮、腈、以及它们的混合物，具体地讲，所述醇可选自甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、以及它们的混合物。
所述硅源可选自原硅酸四乙酯、硅酸钠和硅酸钾、以及它们的混合物，具体地讲，所述硅源可为式HSi(OR)3的烷氧基硅烷，其中R为包含1至约6个碳原子的烷基，或者所述硅源可为式Si(OR)4的原硅酸烷基酯，其中R为包含1至约6个碳原子的烷基。
所述铝源可选自六水合三氯化铝、六水合三溴化铝、九水合硝酸铝、甲酸铝、乙醇铝、丙醇铝、丁醇铝、乙酸铝、以及它们的混合物。
本公开还涉及由上述方法制得的在高于900℃的温度下稳定的锐钛晶型二氧化钛。
附图简述
图1是1200℃煅烧的实施例1材料的X射线粉末衍射图。
发明详述
本公开涉及形成锐钛型二氧化钛的方法，所述锐钛型二氧化钛在高于900℃，尤其是1000℃的温度下是稳定的。
将水可混溶的有机溶剂和钛酸盐混合以形成含钛溶液。
更具体地讲，所述钛酸盐为具有以下化学结构的醇钛：
Ti(OR1)(OR2)(OR3)(OR4)
其中R1至R4为相同或不同的具有1至约30个碳原子的烷基。通常，所述醇钛选自异丙醇钛(IV)、正丁醇钛(IV)、甲醇钛(IV)、乙醇钛(IV)、和正丙醇钛(IV)、以及它们的混合物。
所述水可混溶的有机溶剂为能够与水混合(即使是在较高的有机溶剂与水比率下，例如高达99.9∶0.1)而溶剂与水不分离的含碳溶剂。水可混溶的有机溶剂的非限制性实例可选自醇、醛、酮、腈、以及它们的混合物，具体地讲，所述醇可选自甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、以及它们的混合物。
所述含钛溶液通常在标准温度和压力条件下制得，制备所述溶液的温度通常在约10℃至约30℃范围内。
在硅源和铝源的存在下将所述含钛溶液水解，以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物。可通过将水加入到溶液中来实施水解。
可通过单独混合硅源和铝源，然后将它们加入到水中，或将它们相继加入到水中，然后将它们与用于水解的水混合在一起，或将它们的混合物加入到或将它们相继加入到水可混溶的有机溶剂和钛酸盐的溶液中，而存在硅源和铝源以供水解。因此，只要在两种掺杂剂的存在下发生水解，硅源和铝源可经由用于水解的水、或经由水可混溶的有机溶剂和钛酸盐的溶液、或二者，单独或一起加入到所述过程中。
在本公开的一个实施方案中，当硅源或铝源或二者可溶于有机溶剂中时，可将它们混入到水可混溶的有机溶剂和钛酸盐的溶液中。在本公开的另一个实施方案中，当硅源或铝源或二者可溶于水中时，可将它们与用于水解的水混合。还设想，硅源或铝源中的一种可溶于有机溶剂中，而另一种可溶于水中，因此使有机可溶的掺杂剂与水可混溶的有机溶剂混合，而钛酸盐和水溶性掺杂剂与用于水解的水混合。
为了提高溶解度以加入到钛酸盐溶液中，可将水和掺杂剂的混合物与水可混溶的有机溶剂混合，所述水可混溶的有机溶剂可与和钛酸盐混合的水可混溶的溶剂相同或不同。具体地讲，用于与水和掺杂剂的混合物混合的水可混溶的有机溶剂可选自醇、醛、酮、腈、以及它们的混合物，具体地讲，所述醇可选自甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、以及它们的混合物。
适宜的硅掺杂剂源的实例选自但不限于原硅酸四乙酯、硅酸钠和硅酸钾。
适宜的铝掺杂剂的实例选自但不限于六水合三氯化铝、六水合三溴化铝、九水合硝酸铝、和乙酸铝。
钛酸盐与掺杂剂的比率可在约0.65∶约0.35至约0.95∶约0.05的范围内，更典型地在约0.7∶约0.3至约0.9∶约0.1的范围内，甚至更典型地在约0.75∶约0.25至约0.85∶约0.15的范围内。硅源与铝源的比率可在约0.02∶约0.18至约0.18∶约0.02的范围内，更典型地在约0.05∶约0.15至约0.15∶约0.05的范围内，甚至更典型地在约0.075∶约0.125至约0.125∶至约0.075的范围内。
将足够的用于水解的水与钛酸盐溶液混合，以通过沉淀形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物。水解可在约0℃至约40℃范围内的温度下发生。无需使所述浆液暴露于高温下。
在硅源和铝源的存在下水解钛，形成钛、铝和硅的沉淀水合氧化物和副产物的混合物。副产物根据原料而不同。副产物可包括醇、卤化物、硝酸盐、和碱金属。副产物可在混合物的液相中，或吸附在水合氧化物上，或夹杂在沉淀中。例如，当原料为氯化物时，一部分氯化物可形成沉淀水合氧化物的一部分，而另一部分氯化物可在包含水和水可混溶的有机溶剂的液相中。
可将所述水解组合物煅烧形成高温稳定的掺杂有硅和铝的锐钛型二氧化钛，具体地讲，煅烧温度可在约400℃至约1200℃范围内，更典型地为约400℃至约1000℃，甚至更典型地为约450℃至约800℃。达到所述煅烧温度后，可使产物在煅烧温度下暴露约5分钟至约12小时，更典型约30分钟至约8小时，甚至更典型约1小时至约4小时范围内的一段时间。在煅烧前，可经由任何适宜的碾磨技术，将干燥产物研磨成粉末。
煅烧前，可经由任何适宜的方法如过滤，将通常为浆液形式的水解组合物从浆液中分离出来，形成滤饼，然后任选干燥所述滤饼。任选洗涤所述水解组合物，以降低或消除副产物含量。通常在原料包含无机阳离子和阴离子时，采用洗涤。
本公开的物质组合物可用作催化剂或催化剂载体。例如，TiO2的催化特性是催化剂领域的技术人员所熟知的。使用本发明的物质组合物作为催化剂或催化剂载体，对于催化剂领域的技术人员而言将是显而易见的。本公开的锐钛型二氧化钛产物可有效地用于催化应用中，其中温度可超过1000℃，通常为1100°并且至多1200℃，因为已发现，作为二氧化钛晶体结构中的掺杂剂的硅和铝原子的组合提高了二氧化钛从锐钛矿形式转变成金红石形式的温度。已发现，在约1100°的温度下，二氧化钛主要为锐钛矿形式，通常为100％的锐钛矿形式并且无金红石和非晶态形式。金红石的存在是依赖于温度和时间的。在约1200℃的温度下，二氧化钛产物可包含金红石晶体。发现将本公开的锐钛型二氧化钛产物在1200℃下加热四小时后，X射线粉末衍射图显示出一定量的金红石，其估计占整个组合物的约45％。因此，二氧化钛产物可在约1200°以及更高的温度下使用，其中金红石晶体部分将不影响性能。
在一个实施方案中，可以将本公开理解为不包括任何不会实质上影响组合物或方法的基本和新型特性的要素或工序。另外，可以将本公开理解为不包括任何本文未列出的要素或工序。
此外，当数量、浓度或其他数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，它应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。当定义一个范围时，不旨在将本发明的范围限定于所列举的具体值。
以下实施例是对本发明例证性的和优选的实施方案的说明，不旨在限制本公开的范围。可以在不脱离所附权利要求的正确实质和范围的情况下使用多种修改形式、替代构造和等同物。
测试方法
在下文实施例中，使用下列测试方法和步骤：
X射线粉末衍射：用3040型Philips X’PERT自动粉末衍射仪获得室温X射线粉末衍射数据。使用PW 1775型或PW 3065型多位样品更换器，以成批模式处理样本。所述衍射仪装有自动可变狭缝、氙正比计数管、以及石墨单色器。放射物为CuK(α)(45kV，40mA)。使用具有0.03度等步长的连续扫描和每步0.5秒的计数时间，收集自2至60度2-θ的数据。由X射线衍射图，可从2Θ～25.3处的衍射峰宽度估计平均晶畴尺寸(nm)。
实施例
在这些实施例中，除非另行指出，份数、百分比和比例均按重量计。
比较实施例1
该实施例示出，在煅烧产物时，在约650℃下发生TiO2锐钛矿结构至金红石结构转变，所述产物通过在不加入硅或铝的情况下，在异丙醇中将钛酸四异丙酯与水混合而获得。
使16mL钛酸四异丙酯(DuPont Tyzor TPT，97％)与约200mL异丙醇混合形成溶液。使该溶液与另一种包含300mL异丙醇和4mL去离子H2O的溶液混合，然后加入10mL去离子水以获得白色浆液。再加入230mL去离子H2O，并且将所述浆液加热至沸，并且沸腾约5分钟。
冷却至室温后，将浆液过滤，并且将滤饼在IR热灯下干燥过夜。在研钵中将干燥产物研磨成粉末，转移到氧化铝托盘中，并且在箱式炉中，在一小时时间内空气中无覆盖下从室温加热至约450℃，并且在约450℃下再保持一小时。使所述箱式炉自然冷却至室温，并且回收焙烧过的材料。煅烧材料的X射线粉末衍射图仅示出锐钛矿的宽线，并且从2Θ～25.3°处的强峰宽度，估计出平均晶畴尺寸为11nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的一部分该材料在氧化铝坩埚中加热至约650℃，并且在该温度下保持四小时。650℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出约80％锐钛矿和20％金红石的混合物。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为31nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约800℃，并且在该温度下保持四小时。800℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约10％的锐钛矿和90％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为29nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约900℃，并且在该温度下保持四小时。900℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图仅示出金红石线。
结果记录于表1中。
比较实施例2
该实施例示出，在煅烧产物时，在约900℃下发生TiO2锐钛矿结构至金红石结构转变，所述产物通过在存在硅源并且不存在铝源的情况下，在异丙醇中将钛酸四异丙酯与水混合而获得。
将16mL钛酸四异丙酯(DuPont Tyzor TPT，97％)和1.5mL原硅酸四乙酯(TEOS)与约200mL异丙醇混合形成溶液。使该溶液与另一种包含300mL异丙醇和4mL去离子H2O的溶液混合，然后加入10mL去离子水以获得半透明的白色浆液。再加入230mL去离子H2O，并且将所述浆液加热至沸，并且沸腾约5分钟。
冷却至室温后，将浆液过滤，并且将滤饼在IR热灯下干燥过夜。在研钵中将干燥产物研磨成粉末，转移到氧化铝托盘中，并且在箱式炉中，在一小时时间内空气中无覆盖下从室温加热至约450℃，并且在约450℃下再保持一小时。使所述箱式炉自然冷却至室温，并且回收焙烧过的材料。煅烧材料的X射线粉末衍射图仅示出锐钛矿的宽线，并且从2Θ～25.3°处的强峰宽度，估计出平均晶畴尺寸为6nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的一部分该材料在氧化铝坩埚中加热至约650℃，并且在该温度下保持四小时。650℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为9nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约800℃，并且在该温度下保持四小时。800℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为13nm。在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约900℃，并且在该温度下保持四小时。900℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约80％的锐钛矿和20％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为22nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1000℃，并且在该温度下保持四小时。1000℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约30％的锐钛矿和70％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为26nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1100℃，并且在该温度下保持四小时。1100℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约8％的锐钛矿和92％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为41nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1200℃，并且在该温度下保持四小时。1200℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在金红石。
结果总结于表1中。
比较实施例3
该实施例示出，在煅烧产物时，在约900℃下发生TiO2锐钛矿结构至金红石结构转变，所述产物通过在存在铝源并且不存在硅源的情况下，在异丙醇中将钛酸四异丙酯与水混合而获得。
使16mL钛酸四异丙酯(DuPont Tyzor TPT，97％)与约200mL异丙醇混合形成溶液。通过将1.62g AlCl3·6H2O溶于4mL去离子H2O中，并且将该水溶液与300mL异丙醇混合，制得另一种溶液将包含钛和包含铝的醇溶液混合，并且加入10mL去离子水以获得半透明的白色浆液。再加入250mL去离子H2O，并且将所述浆液加热至沸，并且沸腾约5分钟。
冷却至室温后，将浆液过滤，并且将滤饼在IR热灯下干燥过夜。在研钵中将干燥产物研磨成粉末，转移到氧化铝托盘中，并且在箱式炉中，在一小时时间内空气中无覆盖下从室温加热至约450℃，并且在约450℃下再保持一小时。使所述箱式炉自然冷却至室温，并且回收焙烧过的材料。煅烧材料的X射线粉末衍射图仅示出锐钛矿的宽线，并且从2Θ～25.3°处的强峰宽度，估计出平均晶畴尺寸为8nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的一部分该材料在氧化铝坩埚中加热至约650℃，并且在该温度下保持四小时。650℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为11nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约800℃，并且在该温度下保持四小时。800℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为23nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约900℃，并且在该温度下保持四小时。900℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约65％的锐钛矿和35％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为37nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1000℃，并且在该温度下保持四小时。1000℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约2％的锐钛矿和98％的金红石。锐钛矿衍射峰强度非常低，使得难以估计平均晶畴尺寸。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1100℃，并且在该温度下保持四小时。1100℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在金红石。
结果总结于表1中。
实施例1
该实施例示出，在煅烧产物时，在约1100-1200℃下，一部分TiO2经历锐钛矿结构至金红石结构转变，所述产物通过在铝源和硅源的存在下，在异丙醇中将钛酸四异丙酯与水混合而获得。
将16mL钛酸四异丙酯(DuPont Tyzor TPT，97％)和1.5mL原硅酸四乙酯(TEOS)与约200mL异丙醇混合形成溶液。通过将1.62g AlCl3·6H2O溶于4mL去离子H2O中，并且将该水溶液与300mL异丙醇混合，制得另一种溶液将两种醇溶液混合，并且加入10mL去离子水以获得半透明的白色浆液。再加入240mL去离子H2O，并且将所述浆液加热至沸，并且沸腾约5分钟。
冷却至室温后，将浆液过滤，并且将滤饼在IR热灯下干燥过夜。在研钵中将干燥产物研磨成粉末，转移到氧化铝托盘中，并且在箱式炉中，在一小时时间内空气中无覆盖下从室温加热至约450℃，并且在约450℃下再保持一小时。使所述箱式炉自然冷却至室温，并且回收焙烧过的材料。煅烧材料的X射线粉末衍射图仅示出锐钛矿的宽线，并且从2Θ～25.3°处的强峰宽度，估计出平均晶畴尺寸为6nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的一部分该材料在氧化铝坩埚中加热至约650℃，并且在该温度下保持四小时。650℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为7nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约800℃，并且在该温度下保持四小时。800℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为9nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约900℃，并且在该温度下保持四小时。900℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为12nm。
在两小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1000℃，并且在该温度下保持四小时。1000℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出仅存在锐钛矿。估计平均晶畴尺寸为19nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1100℃，并且在该温度下保持四小时。1100℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图示出锐钛矿为主要产物，而金红石为次要产物，估计所述混合物包含约97％的锐钛矿和3％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为35nm。
在三小时时间内，将450℃下煅烧的另一部分材料在氧化铝坩埚中加热至约1200℃，并且在该温度下保持四小时。图1为1200℃煅烧的材料的X射线粉末衍射图，示出锐钛矿和金红石的混合物，估计为约55％的锐钛矿和45％的金红石。就锐钛矿组分而言，估计平均晶畴尺寸为29nm。
结果总结于表1中。
表1 *
*A＝锐钛矿％；R＝金红石％
Figure BPA00001437693100112
Figure BPA00001437693100121

Claims (25)

1.制备锐钛型二氧化钛的方法，所述锐钛型二氧化钛在高于900℃的温度下是稳定的，所述方法包括：
(a)将水可混溶的有机溶剂和钛酸盐混合以形成含钛溶液；
(b)在硅源和铝源的存在下将所述含钛溶液水解以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物；
(c)分离出掺杂有硅和铝的所述钛水解组合物；以及
(d)煅烧所述掺杂有硅和铝的钛水解组合物以形成高温稳定的掺杂有硅和铝的锐钛型二氧化钛。
2.权利要求1的方法，所述方法还包括将所述硅源加入到所述含钛溶液中。
3.权利要求1的方法，所述方法还包括将所述铝源加入到所述含钛溶液中。
4.权利要求1的方法，所述方法还包括将所述硅源和铝源加入到含钛溶液中以形成含钛、硅和铝的溶液。
5.权利要求3的方法，其中通过将所述含钛和铝的溶液与所述硅源和水的混合物混合来水解所述含钛和铝的溶液。
6.权利要求2的方法，其中通过将所述含钛和硅的溶液与所述铝源和水的混合物混合来水解所述含钛和硅的溶液。
7.权利要求1的方法，其中通过将所述含钛溶液与所述铝源、所述硅源和水的混合物混合来水解所述含钛溶液。
8.权利要求4的方法，所述方法还包括将所述含钛、硅和铝的溶液与水混合以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物。
9.权利要求1的方法，其中所述钛酸盐为具有以下化学结构的醇钛：
Ti(OR1)(OR2)(OR3)(OR4)
其中R1至R4为相同或不同的具有1至约30个碳原子的烷基。
10.权利要求1的方法，其中所述钛酸盐选自异丙醇钛(IV)、正丁醇钛(IV)、甲醇钛(IV)、乙醇钛(IV)、和正丙醇钛(IV)、以及它们的混合物。
11.权利要求1的方法，其中所述钛酸盐为异丙醇钛(IV)。
12.权利要求1的方法，其中所述水可混溶的有机溶剂选自醇、醛、酮、腈、以及它们的混合物。
13.权利要求11的方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、以及它们的混合物。
14.权利要求1的方法，其中所述硅源选自硅酸钠和硅酸钾、以及它们的混合物。
15.权利要求1的方法，其中所述硅源为式HSi(OR)3的烷氧基硅烷，其中R为包含1至6个碳原子的烷基，或者所述硅源为式Si(OR)4的原硅酸烷基酯，其中R为包含1至6个碳原子的烷基。
16.权利要求1的方法，其中所述铝源选自六水合三氯化铝、六水合三溴化铝、九水合硝酸铝、甲酸铝、乙醇铝、丙醇铝、丁醇铝、乙酸铝、以及它们的混合物。
17.权利要求1的方法，其中所述掺杂有硅和铝的钛水解组合物在约400℃至约1200℃的温度下煅烧。
18.权利要求1的方法，其中锐钛矿晶型的所述二氧化钛在高于900℃至约1200℃范围内的温度下是稳定的。
19.锐钛矿晶型的二氧化钛，所述二氧化钛在高于900℃的温度下是稳定的，所述二氧化钛由下述方法制得，所述方法包括：
(a)将水可混溶的有机溶剂和钛酸盐混合以形成含钛溶液；
(b)在硅源和铝源的存在下将所述含钛溶液水解以形成掺杂有硅和铝的钛水解组合物；
(c)分离出掺杂有硅和铝的钛水解组合物；以及
(d)煅烧所述掺杂有硅和铝的钛水解组合物以形成高温稳定的掺杂有硅和铝的锐钛型二氧化钛。
20.权利要求19的二氧化钛，其中所述钛酸盐为具有以下化学结构的醇钛：
Ti(OR1)(OR2)(OR3)(OR4)
其中R1至R4为相同或不同的具有1至约30个碳原子的烷基。
21.权利要求19的二氧化钛，其中所述钛酸盐为异丙醇钛(IV)。
22.权利要求19的二氧化钛，其中所述水可混溶的溶剂为醇，所述醇选自甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、以及它们的混合物。
23.权利要求19的二氧化钛，其中所述硅源选自硅酸钠和硅酸钾；式HSi(OR)3的烷氧基硅烷，其中R为包含1至6个碳原子的烷基；或式Si(OR)4的原硅酸烷基酯，其中R为包含1至6个碳原子的烷基；以及它们的混合物。
24.权利要求19的二氧化钛，其中所述铝源选自六水合三氯化铝、六水合三溴化铝、九水合硝酸铝、甲酸铝、乙醇铝、丙醇铝、丁醇铝、乙酸铝、以及它们的混合物。
25.权利要求19的二氧化钛，其中所述掺杂有硅和铝的钛水解组合物在约400℃至约1200℃的温度下煅烧。
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