CN107522226A - 一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法，属于粉体材料制备技术领域。本发明将二氧化钛粉体通过载气输送到高温等离子体反应器中的等离子火焰区域，在载气氛围下，二氧化钛失去氧，在冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体。本发明方法可实现亚氧化钛的快速制备、其工艺流程短、易实现连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法，属于粉体材料制备技术领域。
背景技术
亚氧化钛是一种重要的钛氧化物材料。 目前，研究者们将制备的亚氧化钛纳米材料应用于光催化、光电化学传感器、催化剂、可充锂离子电池材料、燃料电池以及微波吸收等领域，其不同的制备过程和参数条件下获得的纳米亚氧化钛粉体具有不同的物理和化学特性。
目前制备亚氧化钛粉体主要是二氧化钛还原法，使用氢气、炭黑、金属钛和一氧化碳等还原剂，在真空或惰性气体气氛下加热到一定温度并保温一定时间还原二氧化钛制备所需粉末样品，由于这些工艺均耗时过长，生产能力低，均很难实现工业化。
CN 106241861A公开了一种制备棒状亚氧化钛的方法。其方法是原料为Ti与O的化合物粉体、还原剂及氯盐，按照各亚氧化钛粉体的化学式及所用原料之间的化学反应，计算出制备各亚氧化钛粉体原料的摩尔比，然后进行配料，混料，干燥，烧结，洗涤与干燥最终获得棒状亚氧化钛。该发明方法可以获得的较纯的单相亚氧化钛，但是其还原时间需要2~8小时，工艺流程长。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种等离子体制备球形亚氧化钛（TinO2n-1，3≤n≤10）的方法，能在极短的时间内还原二氧化钛得到亚氧化钛（TinO2n-1）粉体，且流程简单。
一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法：将二氧化钛粉体过筛，然后通过载气输送到高温等离子体反应器中的高温等离子火焰区域，在载气氛围下，二氧化钛粉体进行还原反应，然后再冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）；
所述过筛的筛孔大于200目，二氧化钛粉体为锐钛型或金红石型；
所述高温等离子体反应器的离子激发气体为氩气或氢气；
所述载气为氩气、氢气或氩/氢混合气，流量为0.5~5L/min；
本发明的有益效果：
本发明直接以二氧化钛粉末为原料，通过高温等离子体处理，通过控制高温等离子反应器中还原性气体含量，实现不同种的亚氧化钛粉体，具有制备速度快、产品均匀性好、团聚少等特点。
附图说明
图1为实施例2亚氧化钛粉体的SEM图；
图2为实施例3亚氧化钛粉体的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法：将二氧化钛粉体过200目筛，取其筛下物，然后通过载气（载气为氩气）输送到高温等离子体反应器中的高温等离子火焰区域，在载气（氩气）氛围下，二氧化钛粉体进行还原反应，然后在气体的带动下经过冷却装置的冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）；其中二氧化钛粉体为金红石型，载气（氩气）的流量为5L/min，高温等离子体反应器的离子激发气体为氩气；
本实施例所得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）为蓝色亚氧化钛粉体，粒径为30~150μm。
实施例2：一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法：将二氧化钛粉体过300目筛，取其筛下物，然后通过载气（载气为氩气和氢气的混合气，氩气和氢气的体积比为1:1）输送到高温等离子体反应器中的高温等离子火焰区域，在载气（氩气和氢气的混合气）氛围下，二氧化钛粉体进行还原反应，然后在气体的带动下经过冷却装置的冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）；其中二氧化钛粉体为锐钛型，载气（氩气和氢气的混合气）的流量为0.5L/min，高温等离子体反应器的离子激发气体为氩气和氢气的混合气；
本实施例所得球形氧化亚钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）为深蓝色氧化亚钛粉体，粒径为10~50μm，本实施例所得氧化亚钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）的SEM图如图1所示，从图1可知，本实施例所得氧化亚钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）的形貌为球形。
实施例3：一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法：将二氧化钛粉体过400目筛，取其筛下物，然后通过载气（载气为氢气）输送到高温等离子体反应器中的高温等离子火焰区域，在载气（氢气）氛围下，二氧化钛粉体进行还原反应，然后在气体的带动下经过冷却装置的冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）；其中二氧化钛粉体为金红石型，载气（氢气）的流量为1.0L/min，高温等离子体反应器的离子激发气体为氢气；
本实施例所得球形亚氧化钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）为深黑色亚氧化钛粉体，粒径为10~50μm，本实施例所得氧化亚钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）的SEM图如图2所示，从图2可知，本实施例所得氧化亚钛粉体（TinO2n-1，3≤n≤10）的形貌为球形。
Claims (4)
1.一种等离子体制备球形亚氧化钛的方法，其特征在于：将二氧化钛粉体过筛，然后通过载气输送到高温等离子体反应器中的等离子火焰区域，在载气氛围下，二氧化钛粉体进行还原反应，然后再冷凝区沉降即得球形亚氧化钛粉体。
2.根据权利要求1所述等离子体制备球形亚氧化钛的方法，其特征在于：过筛的筛孔大于200目，二氧化钛粉体为锐钛型或金红石型。
3.根据权利要求1所述等离子体制备球形亚氧化钛的方法，其特征在于：高温等离子体反应器的离子激发气体为氩气或氢气。
4.根据权利要求1所述等离子体制备球形亚氧化钛的方法，其特征在于：载气为氩气、氢气或氩/氢混合气，流量为0.5~5L/min。
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