CN109354062A - 一种锐钛型纳米二氧化钛及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锐钛型纳米二氧化钛及其制备方法与应用。所述的锐钛型纳米二氧化钛是以TiCl4为原料制备得到，所述的锐钛型纳米二氧化钛能分解在空气中的有害气体和无机化合物，所述的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积大于69m2/g，孔容大于0.29 cm2/g，孔径小于124A。制备方法包括酸解液制备、沉淀反应和后处理步骤。应用为所述的锐钛型纳米二氧化钛在制备光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池和气体传感器中的应用。本发明提出了由四氯化钛为原料生产纳米锐钛型二氧化钛的方法，为钛资源的综合利用及纳米二氧化钛的制备提供了一条有效的途径，本发明具有明显的优越性。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种锐钛型纳米二氧化钛及其制备方法与应用。
背景技术
纳米二氧化钛，亦称纳米钛白粉。其具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。纳米TiO2是目前应用最为广泛的一种纳米材料，其具有的透明性、紫外线吸收性以及熔点低、磁性强、热导性能等特征，使其在化妆品、塑料、涂料、精细陶瓷及催化剂等众多领域都有重要的应用。
目前，国内外制备纳米钛白粉的方法基本上可归纳为物理法和化学法，化学法又可分为气相法和液相法。目前气相法在我国还处于小试阶段，依据化学反应的性质，该法又可分为TiCl4气相氢火焰水解法、TiCl4气相氧化法、钛醇盐气相水解法以及钛醇盐气相分解法。制备纳米TiO2最常用的原料是钛醇盐Ti(OR)4(R为-C2H5、-C3H7、-C4H9等烷基)、四氯化钛(TiCl4)以及硫酸法钛白生产的中间产物硫酸氧钛(TiOSO4)及偏钛酸(H2TiO3)。以Ti(OR)4为原料制备纳米TiO2的主要制备工艺是溶胶-凝胶法。以Ti(OR)4为原料采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2，其具有纯度高、粒径小、粒径分布窄等特点，但钛醇盐生产成本高，一般生产厂家难以承受。因此，开发一种能解决上述问题的产品是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种锐钛型纳米二氧化钛；第二目的在于提供所述的锐钛型纳米二氧化钛的制备方法；第三目的在于提供所述的锐钛型纳米二氧化钛的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的锐钛型纳米二氧化钛是以TiCl4为原料制备得到，所述的锐钛型纳米二氧化钛能分解在空气中的有害气体和无机化合物，所述的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积大于69m2/g，孔容大于0.29 cm2/g，孔径小于124A。
本发明的第二目的是这样实现的，包括酸解液制备、沉淀反应和后处理步骤，具体包括：
A、酸解液制备：
1）将TiCl4中加入纯化水水解得到TiCl4水溶液a；
2）在TiCl4水溶液a中加入盐酸制备得到TiCl4酸解液b；
B、沉淀反应：在酸解液b中加入氢氧化钠中和多余的酸，并加入沉淀剂和分散剂进行沉淀反应，过滤得到沉淀c和滤液d，沉淀c洗涤至中性备用；
C、后处理：
1）沉淀c中加入分散剂并按固含量30~50%进行调浆得到浆料e，浆料e经砂磨得到产物f；
2）将产物f进行喷雾干燥并在300~700℃的温度下煅烧60~150min，然后进行气流粉碎得到目标物锐钛型纳米二氧化钛。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的锐钛型纳米二氧化钛在制备光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池和气体传感器中的应用。
本发明所述的锐钛型纳米二氧化钛与金红石型二氧化钛相比，锐钛型二氧化钛具有很好的光催化效果，能分解在空气中的有害气体和部分无机化合物，且粒径均匀、比表面积大、分散性好，在光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池以及气体传感器等方面得到广泛应用。以TiCl4为原料制备纳米TiO2的主要制备工艺有液相水解法和高温气相水解法。液相水解法是把TiCl4分析纯溶解到1-3mol/L的盐酸溶液里，得到TiCl4的酸解液，然后酸解液和氨水搅拌滴定，中和反应生成偏钛酸，当pH为中性时即为终点。将得到的偏钛酸水洗3-5次后烘干煅烧。与气相法相比，液相法生产纳米TiO2的工艺简单、原料来源广泛、成本较低、设备简单、便于大规模生产。
本发明克服现有钛白粉生产方法中存在的原料质量要求高、能耗高以及环境污染严重的特点，提供一种具有工业操作性、能耗低、环境友好的清洁生产锐钛型纳米二氧化钛的方法。
本发明生产锐钛型纳米二氧化钛的方法是以TiCl4为原料，将其溶解到盐酸溶液里，得到TiCl4的酸解液，然后向酸解液中加入氢氧化钠中和多余的酸，之后加入沉淀剂、分散剂等进行沉淀反应，沉淀后过滤、洗涤至中性。按固含40%调浆，并加入一定量的分散剂。将调好的浆料放入砂磨机，砂磨一段时间后取出进行喷雾干燥并在一定温度下进行煅烧，煅烧后取出进行气流粉碎，得到锐钛型纳米二氧化钛。
本发明制备锐钛型纳米二氧化钛的方法，包括以下步骤：
1)将TiCl4加入四颈烧瓶，加入纯水将其稀释配制成一定浓度的水溶液，配制过程在不同温度下进行；
2)向将步骤1）得到的TiCl4水溶液中加入一定浓度的盐酸，得到TiCl4的酸解液；
3）向步骤2）得到的酸解液中加入氢氧化钠中和多余的酸，并加入沉淀剂以及分散剂等进行沉淀反应，沉淀后过滤、洗涤至中性。按固含40%调浆，并加入一定量的分散剂。将调好的浆料放入砂磨机，进行砂磨。
4）将步骤3）中得到产物取出进行喷雾干燥并在300-700℃的温度下煅烧60-150min，煅烧后取出进行气流粉碎，得到锐钛型纳米二氧化钛。
根据本发明制备的锐钛型二氧化钛的方法，步骤1）中所述的TiCl4水溶液浓度为70-150g/L。
根据本发明制备的锐钛型二氧化钛的方法，步骤1）中所述的配制过程在冰水浴、室温等条件下进行。
根据本发明制备的锐钛型二氧化钛的方法，步骤2）中所述的盐酸的浓度为1-3mol/L。
根据本发明制备的锐钛型二氧化钛的方法，步骤3）中所述的沉淀剂为NaOH溶液、NH4HCO3溶液。其中，NaOH溶液的浓度为20-80g/L，NH3·H2O溶液浓度为5-30g/L。NH4HCO3溶液浓度为10-50g/L。
根据本发明制备的锐钛型二氧化钛的方法，步骤3）中所述的分散剂为PEG-2000或聚丙烯酸铵。其添加量为0.5%-3%。
本发明提出了由四氯化钛为原料生产纳米锐钛型二氧化钛的方法，为钛资源的综合利用及纳米二氧化钛的制备提供了一条有效的途径。本发明具有明显的优越性：
本发明使用四氯化钛为原料，可大幅度的降低生产成本。
本发明的钛液经加氨水处理后，直接在低浓度范围内进行水解，省去了传统硫酸法中的冷却境界、分离绿矾、钛液浓缩等工序，大大简化了工艺流程，成本较低。
本发明的偏钛酸的煅烧温度为300-700℃，温度较低，能耗降低。
本发明的锐钛型二氧化钛的晶型较好，粒度分布窄，纯度高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例1所制备的锐钛型二氧化钛的XRD图；
图3为本发明实施例1所制备的锐钛型二氧化钛的TEM图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的锐钛型纳米二氧化钛是以TiCl4为原料制备得到，所述的锐钛型纳米二氧化钛能分解在空气中的有害气体和无机化合物，所述的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积大于69m2/g，孔容大于0.29 cm2/g，孔径小于124A。
本发明所述的锐钛型纳米二氧化钛的制备方法，包括酸解液制备、沉淀反应和后处理步骤，具体包括：
A、酸解液制备：
1）将TiCl4中加入纯化水水解得到TiCl4水溶液a；
2）在TiCl4水溶液a中加入盐酸制备得到TiCl4酸解液b；
B、沉淀反应：在酸解液b中加入氢氧化钠中和多余的酸，并加入沉淀剂和分散剂进行沉淀反应，过滤得到沉淀c和滤液d，沉淀c洗涤至中性备用；
C、后处理：
1）沉淀c中加入分散剂并按固含量30~50%进行调浆得到浆料e，浆料e经砂磨得到产物f；
2）将产物f进行喷雾干燥并在300~700℃的温度下煅烧60~150min，然后进行气流粉碎得到目标物锐钛型纳米二氧化钛。
制备的整个工艺过程均在温度0~25℃。
所述的TiCl4水溶液a浓度为70~150g/L。
所述的盐酸的浓度为1~3mol/L。
所述的沉淀剂为NaOH溶液、氨水和NH4HCO3溶液。
所述的沉淀剂中NaOH溶液浓度为20~80 g/L、氨水的浓度为5~30 g/L、NH4HCO3溶液的浓度为10~50 g/L。
所述的分散剂为PEG-2000或聚丙烯酸铵。
所述的分散剂的添加量为酸解液b质量的0.5~3%。
本发明所述的锐钛型纳米二氧化钛得应用为所述的锐钛型纳米二氧化钛在制备光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池和气体传感器中的应用。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
将TiCl4加入四颈烧瓶，加入纯水将其稀释至浓度为80g/L，在温度为25℃时进行水解。向得到的TiCl4水溶液中加入一定1mol/L浓度的盐酸，得到TiCl4的酸解液。将得到的酸解液和氨水搅拌，并加入NaOH溶液、NH3·H2O溶液、NH4HCO3溶液以及分散剂PEG-2000。其中，NaOH溶液的浓度为50g/L、NH3·H2O浓度为20g/L、NH4HCO3浓度为30g/L、PEG-2000添加量为1%。沉淀后过滤、洗涤至中性。按固含40%调浆，并加入1%聚丙烯酸铵，将调好的浆料放入砂磨机，砂磨一段时间后取出进行喷雾干燥并在300℃温度下进行煅烧，煅烧时间为90min，煅烧后取出进行气流粉碎，得到锐钛型纳米二氧化钛。
本实施例制备得到的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积数据如下：
。
实施例2
将TiCl4加入四颈烧瓶，加入纯水将其稀释至浓度为100g/L，在温度为25℃时进行水解。向得到的TiCl4水溶液中加入一定2mol/L浓度的盐酸，得到TiCl4的酸解液。将得到的酸解液和氨水搅拌，并加入NaOH溶液、NH3·H2O溶液、NH4HCO3溶液以及分散剂PEG-2000。其中，NaOH溶液的浓度为50g/L、NH3·H2O浓度为20g/L、NH4HCO3浓度为30g/L、PEG-2000添加量为1.5%。沉淀后过滤、洗涤至中性。按固含40%调浆，并加入1%聚丙烯酸铵，将调好的浆料放入砂磨机，砂磨一段时间后取出进行喷雾干燥并在500℃温度下进行煅烧，煅烧时间为120min，煅烧后取出进行气流粉碎，得到锐钛型纳米二氧化钛。
本实施例制备得到的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积数据如下：
。
实施例3
将TiCl4加入四颈烧瓶，加入纯水将其稀释至浓度为120g/L，在温度为25℃时进行水解。向得到的TiCl4水溶液中加入一定3mol/L浓度的盐酸，得到TiCl4的酸解液。将得到的酸解液和氨水搅拌，并加入NaOH溶液、NH3·H2O溶液、NH4HCO3溶液以及分散剂聚丙烯酸铵。其中，NaOH溶液的浓度为50g/L、NH3·H2O浓度为20g/L、NH4HCO3浓度为30g/L、聚丙烯酸铵添加量为1%。沉淀后过滤、洗涤至中性。按固含40%调浆，并加入1%聚丙烯酸铵，将调好的浆料放入砂磨机，砂磨一段时间后取出进行喷雾干燥并在300℃温度下进行煅烧，煅烧时间为12min，煅烧后取出进行气流粉碎，得到锐钛型纳米二氧化钛。
本实施例制备得到的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积数据如下：
。
Claims (10)
1.一种锐钛型纳米二氧化钛，其特征在于所述的锐钛型纳米二氧化钛是以TiCl4为原料制备得到，所述的锐钛型纳米二氧化钛能分解在空气中的有害气体和无机化合物，所述的锐钛型纳米二氧化钛的比表面积大于69m2/g，孔容大于0.29 cm2/g，孔径小于124A。
2.一种权利要求1所述的锐钛型纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于包括酸解液制备、沉淀反应和后处理步骤，具体包括：
A、酸解液制备：
1）将TiCl4中加入纯化水水解得到TiCl4水溶液a；
2）在TiCl4水溶液a中加入盐酸制备得到TiCl4酸解液b；
B、沉淀反应：在酸解液b中加入氢氧化钠中和多余的酸，并加入沉淀剂和分散剂进行沉淀反应，过滤得到沉淀c和滤液d，沉淀c洗涤至中性备用；
C、后处理：
1）沉淀c中加入分散剂并按固含量30~50%进行调浆得到浆料e，浆料e经砂磨得到产物f；
2）将产物f进行喷雾干燥并在300~700℃的温度下煅烧60~150min，然后进行气流粉碎得到目标物锐钛型纳米二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于制备的整个工艺过程均在温度0~25℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的TiCl4水溶液a浓度为70~150g/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的盐酸的浓度为1~3mol/L。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的沉淀剂为NaOH溶液、氨水和NH4HCO3溶液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的沉淀剂中NaOH溶液浓度为20~80g/L、氨水的浓度为5~30 g/L、NH4HCO3溶液的浓度为10~50 g/L。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的分散剂为PEG-2000或聚丙烯酸铵。
9.根据权利要求2或8所述的制备方法，其特征在于所述的分散剂的添加量为酸解液b质量的0.5~3%。
10.一种权利要求1所述的锐钛型纳米二氧化钛得应用，其特征在于所述的锐钛型纳米二氧化钛在制备光催化、太阳能电池、环境净化、催化剂载体、锂电池和气体传感器中的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117088408A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 西南石油大学 | 一种纳米二氧化钛及其制备方法与应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1146976A (zh) * | 1996-09-18 | 1997-04-09 | 中国科学院固体物理研究所 | 纳米二氧化钛的制造方法 |
| JP2918112B1 (ja) * | 1998-05-25 | 1999-07-12 | 川崎重工業株式会社 | アナターゼ型酸化チタンの製造方法 |
| US6440383B1 (en) * | 1999-06-24 | 2002-08-27 | Altair Nanomaterials Inc. | Processing aqueous titanium chloride solutions to ultrafine titanium dioxide |
| CN1530328A (zh) * | 2003-01-31 | 2004-09-22 | ס�ѻ�ѧ��ҵ��ʽ���� | 二氧化钛的制备方法 |
| CN1891335A (zh) * | 2005-06-30 | 2007-01-10 | 范莉 | 一种制备纳米二氧化钛光催化剂的方法及产品 |
| CN101036878A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-09-19 | 武汉理工大学 | 一种制备高晶化纳晶二氧化钛光催化剂的蒸汽热方法 |
| CN103172030A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-06-26 | 清华大学深圳研究生院 | 氧化物粉体及其制备方法、催化剂、以及催化剂载体 |
-
2018
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1146976A (zh) * | 1996-09-18 | 1997-04-09 | 中国科学院固体物理研究所 | 纳米二氧化钛的制造方法 |
| JP2918112B1 (ja) * | 1998-05-25 | 1999-07-12 | 川崎重工業株式会社 | アナターゼ型酸化チタンの製造方法 |
| US6440383B1 (en) * | 1999-06-24 | 2002-08-27 | Altair Nanomaterials Inc. | Processing aqueous titanium chloride solutions to ultrafine titanium dioxide |
| CN1530328A (zh) * | 2003-01-31 | 2004-09-22 | ס�ѻ�ѧ��ҵ��ʽ���� | 二氧化钛的制备方法 |
| CN1891335A (zh) * | 2005-06-30 | 2007-01-10 | 范莉 | 一种制备纳米二氧化钛光催化剂的方法及产品 |
| CN101036878A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-09-19 | 武汉理工大学 | 一种制备高晶化纳晶二氧化钛光催化剂的蒸汽热方法 |
| CN103172030A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-06-26 | 清华大学深圳研究生院 | 氧化物粉体及其制备方法、催化剂、以及催化剂载体 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117088408A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 西南石油大学 | 一种纳米二氧化钛及其制备方法与应用 |
| CN117088408B (zh) * | 2023-10-20 | 2023-12-26 | 西南石油大学 | 一种纳米二氧化钛及其制备方法与应用 |
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