CN114988468A - 一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 - Google Patents
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114988468A CN114988468A CN202210827695.5A CN202210827695A CN114988468A CN 114988468 A CN114988468 A CN 114988468A CN 202210827695 A CN202210827695 A CN 202210827695A CN 114988468 A CN114988468 A CN 114988468A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- rutile
- dioxide material
- stage microwave
- microwave calcination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 127
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 16
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 abstract description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N titanium vanadium Chemical compound [Ti].[V] GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/08—Drying; Calcining ; After treatment of titanium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，涉及钛白粉制备技术领域。本发明采用微波分段煅烧法制备金红石型TiO2材料，可降低反应温度，加快偏钛酸晶型转化，使TiO2致密化，提高颗粒尺寸的均匀性使TiO2粒子具有较高的纯度和均一的形态；得到金红石型TiO2的转化率＞95％、得到金红石型TiO2的粒径分布100‑400nm、消色力(TCS)为1500‑1800；本发明的金红石型二氧化钛材料的制备方法，采用碳化钛助剂可显著缩短反应时间，建立生产周期短、高效低耗且没有副产物、过程及形貌可控的金红石型二氧化钛制备的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，涉及钛白粉制备技术领域。
背景技术
钛是重要的战略资源，被誉为继铁、铝之后的“第三金属”和“未来金属”。二氧化钛作为主要的钛产品，其消耗量约占钛产品总量的90％以上。钛白粉也是全球第三大无机化学品，因其具有高折射率、较好的光学性能和良好的化学惰性而成为使用范围最广的白色颜料，广泛应用于涂料、油墨、纸张、纤维、化妆品、食品工业、化学催化、陶瓷及功能材料等诸多领域。在生产方法上，经了解国内除锦州钛白粉厂采用氯化法外，其余都是采用硫酸法进行生产，目前国内硫酸法钛白产能占总钛白产能的99％。氯化法的优点在于产品品质好，缺点是对原料和生产设备要求较高，该技术由美国杜邦公司垄断，我国尚未完全掌握核心技术。硫酸法仍然是我国生产TiO2的主要工艺，它是以钛铁矿或钛精矿为原料，经酸浸、水解、煅烧等操作单元进行生产，优点在于原料来源广、适应性强，过程控制精度低，缺点是产品质量差。我国生产的TiO2品质很不稳定，高档TiO2全部依靠进口。
目前，由偏钛酸制备金红石TiO2的工艺方法已被国内外学者广泛研究，如：田从学研究了适宜的水解偏钛酸晶粒尺寸与结构有助于促进金红石的晶型转变与晶粒生长，它与金红石TiO2的含量、晶粒尺寸及颜料性能存在相关关系，宜控制偏钛酸的晶粒尺寸小于8.9nm并接近7.9nm，可获得良好晶体结构完整的金红石TiO2，减少粒子的烧结，提升产物的颜料性能。Longsheng Zhao等以24.83％的钒钛磁铁矿为原料经盐酸浸取得到含钛量为73.46％的高钛渣，高钛渣经酸解、加氨水解、850℃下煅烧制备金红石型TiO2，金红石含量98.14％。Congxue Tian等以工业低浓度硫酸氧钛溶液经短硫酸法水解得到的偏钛酸浆料为研究对象，采用光子相关光谱法研究了分散介质、分散剂和分散条件对粒度分布的影响。合适的分散介质、分散剂及其浓度、超声振动均可提高偏钛酸颗粒ζ电位，增强颗粒间的斥力，增强颗粒分散性，减小平均粒径。CN104817105B的方法是：使用高锌盐进行盐处理加速金红石晶型转化，提高转化率，煅烧温度925-980℃。CN102765752A的方法是：偏钛酸先经强力分散后，直接进行表面包膜处理，再通过水洗除去包膜时留下的酸碱盐，然后进入回转窑锻烧，出窑后进行气流粉碎，即可制得金红石型钛白粉产品。
从现有的文献和专利报道来看，用硫酸法的中间产物-偏钛酸由常规煅烧转化为金红石型TiO2的工艺中，常规回转窑作为TiO2生产的主要煅烧设备，但因其主要依赖传导、对流和辐射方式等由表及里的加热物料方式，存在内外温度梯度大、传热效率低、可控性差，导致生产周期长、产品均匀性差；同时，对于金红石型二氧化钛制备还缺乏生产周期短、高效低耗且没有副产物、过程及形貌可控的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，采用微波分段煅烧法制备金红石型TiO2材料，可降低反应温度，加快偏钛酸晶型转化，使TiO2致密化，同时采用碳化钛助剂可显著缩短反应时间，建立生产周期短、高效低耗且没有副产物、过程及形貌可控的金红石型二氧化钛制备方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将预处理后的偏钛酸和碳化钛按照质量比10:0.2-10:1混合均匀，在瑙研钵中研磨至颗粒尺寸为5-10nm得到混合粉料；
S2：将混合粉料在氧气通气量为5-35ml/min的氛围下进行一段微波煅烧并保温一定时间，完成后继续进行二段微波煅烧并保温一定时间；
S3：二段微波煅烧完成后，经自然冷却、研磨得到金红石型TiO2。
进一步的，所述一段微波煅烧温度为400-600℃，保温时间为30-60min；二段微波煅烧温度为700-950℃，保温时间为2-4h。
进一步的，所述一段微波煅烧的升温速率为60-105℃/min，二段微波煅烧的升温速率为35-70℃/min；
进一步的，所述一段微波煅烧的升温速率为60-105℃/min，二段微波煅烧的升温速率为35-70℃/min；
所述一段微波煅烧的微波功率0.8-3.5kW，二段微波煅烧的微波功率为2-5kW。
进一步的，所述偏钛酸的预处理包括漂白、水洗、过滤、干燥。
进一步的，所述偏钛酸干燥温度为80-90℃，干燥时间为20-60min。
进一步的，所述偏钛酸和碳化钛混合后在瑙研钵中研磨0.5-1h；
进一步的，所述二段微波煅烧完成，自然冷却后，将冷却后的产物置于行星球磨机玛瑙罐中，以300-400r/min混合球磨2-4h。
进一步的，所述二段微波煅烧完成、冷却、研磨后，在80-90℃下干燥20-60min得到金红石型TiO2。
本发明的有益效果：
本发明的金红石型二氧化钛材料的制备方法，采用微波分段煅烧法制备金红石型TiO2材料，可降低反应温度，加快偏钛酸晶型转化，使TiO2致密化，提高颗粒尺寸的均匀性使TiO2粒子具有较高的纯度和均一的形态；得到金红石型TiO2的转化率＞95％、得到金红石型TiO2的粒径分布为100-400nm、消色力(TCS)为1500-1800；
本发明的金红石型二氧化钛材料的制备方法，采用碳化钛助剂可显著缩短反应时间，建立生产周期短、高效低耗且没有副产物、过程及形貌可控的金红石型二氧化钛制备的新方法。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例所述制备金红石型二氧化钛产物的XRD图；
图2为本发明实施例所述微波场中偏钛酸-混合物料的升温特性图；
图3为本发明实施例所述制备金红石型二氧化钛产物的粒度分布图；
图4为本发明实施例所述制备金红石型二氧化钛产物的扫描电镜(SEM)图；
图5为本发明实施例所述制备金红石型二氧化钛产物的能谱(EDS)图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合附图对实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
将经漂白、水洗、过滤后的偏钛酸，在温度为80℃下干燥20min，然后和碳化钛按照10:0.2的质量比称量备用，然后将称量好的粉末混合均匀，在玛瑙研钵中研磨25min得到颗粒尺寸为6.85nm的混合粉料A；
将混合粉料A在氧气通气量为6ml/min条件下，进行一段微波煅烧，以微波功率为0.8kW且65℃/min加热至400℃并保温30min，继续以微波功率为2kW的条件进行二段微波煅烧，以35℃/min加热升温至700℃并保温2h，冷却至室温，以300r/min混合球磨、研磨2.5h，在温度为80℃下干燥20min，即得到颗粒粒径为120nm的金红石型二氧化钛材料B。
本实施例得到的金红石型TiO2进行性能参数计算。
实施例2
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
将经漂白、水洗、过滤后的偏钛酸，在温度为85℃下干燥30min，然后和碳化钛按照10:0.4的质量比称量备用，然后将称量好的粉末混合均匀，在玛瑙研钵中研磨30min得到颗粒尺寸为7.23nm混合粉料A；
将混合粉料A在氧气通气量为10ml/min条件下，进行一段微波煅烧，以微波功率为0.9kW且70℃/min加热至450℃并保温40min，继续以微波功率为2.5kW的条件进行二段微波煅烧，以40℃/min加热升温至740℃并保温2.5h，冷却至室温，以320r/min混合球磨、研磨3h，在温度为84℃下干燥30min，即得到颗粒粒径为180nm的金红石型二氧化钛材料B。
本实施例得到的金红石型TiO2进行性能参数计算。
实施例3
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
将经漂白、水洗、过滤后的偏钛酸，在温度为85℃下干燥40min，然后和碳化钛按照10:0.6的质量比称量备用，然后将称量好的粉末混合均匀，在玛瑙研钵中研磨40min得到颗粒尺寸为8.51nm混合粉料A；
将混合粉料A在氧气通气量为20ml/min条件下，进行一段微波煅烧，以微波功率为1.0kW且80℃/min加热至500℃并保温50min，继续以微波功率为3kW的条件进行二段微波煅烧，以50℃/min加热升温至800℃并保温3h，冷却至室温，以350r/min混合球磨、研磨3.5h，在温度为88℃下干燥50min，即得到颗粒粒径为230nm的金红石型二氧化钛材料B。
本实施例得到的金红石型TiO2进行性能参数计算。
实施例4
一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，包括以下步骤：
将经漂白、水洗、过滤后的偏钛酸，在温度为90℃下干燥60min，然后和碳化钛按照10:1的质量比称量备用，然后将称量好的粉末混合均匀，在玛瑙研钵中研磨50min得到颗粒尺寸为7.85nm混合粉料A；
将混合粉料A在氧气通气量为35ml/min条件下，进行一段微波煅烧，以微波功率为1.2kW且100℃/min加热至600℃并保温60min，继续以微波功率为4kW的条件进行二段微波煅烧，以70℃/min加热升温至950℃并保温3.5h，冷却至室温，以400r/min混合球磨、研磨3.5h，在温度为90℃下干燥40min，即得到颗粒粒径为400nm的金红石型二氧化钛材料B。
本实施例得到的金红石型TiO2进行性能参数计算。
由于偏钛酸和碳化钛混合物的粒径(L)可由粒度仪测得，根据粒径(L)和消色力(TCS)的数学关系式：
TCS＝-11415.26+3354.25×L-212.26×L2
可计算出煅烧产物金红石TiO2的消色力指标。
图1是采用X射线衍射(XRD)对制备的二氧化钛进行分析，扫描范围20-75°，由衍射图谱可见，在2θ为27.5°、54.16°的衍射峰强度均较高，峰形窄且尖锐，说明表面有结晶度很高的金红石相二氧化钛生成，此结果与以往的文献中金红石型二氧化钛标准图谱(JCPDS21-1276)相一致，且金红石转化率＞95％。图中无其他杂峰出现，体现了产物的微观晶型结构为单相的金红石相二氧化钛结构。
图2是偏钛酸/TiC＝10：0.8的混合粉末在微波场中的升温曲线图，由图可知，用微波煅烧偏钛酸且用TiC做助剂可明显缩短偏钛酸热分解时间，在12min即可达到850℃使偏钛酸完全反应，微波一段煅烧的升温速率为93℃/min，微波二段煅烧的升温速率为52℃/min。
图3是采用激光粒度分析仪对制备的金红石型二氧化钛进行粒度测试，用六偏磷酸钠作为分散剂，本方法得到的产物粒度分布总体呈现为正态分布，大部分颗粒尺寸都集中分布在100-400nm，说明二氧化钛颗粒尺寸的分散性较好、均一性比较高。
图4是采用扫描电子显微镜对制备的二氧化钛进行形貌分析，由图可以看出，本方法制备的金红石型二氧化钛颗粒为形貌规整而饱满的球形颗粒，粒子之间的边缘清晰、颗粒大小比较均匀，说明TiO2结晶度比较高，球形度好。
图5是借助能量色散X射线光谱仪(EDS)对制备的TiO2颗粒表面的元素进行了面扫描，从中可以观察到C、O、Ti、Fe、P等元素均匀的分布在颗粒表面，由分布图总数谱图可以看出，颗粒表面分布最多的元素是Ti。
本发明的金红石型二氧化钛材料的制备方法，采用微波分段煅烧法制备金红石型TiO2材料，可降低反应温度，加快偏钛酸晶型转化，使TiO2致密化，同时采用碳化钛助剂可显著缩短反应时间，建立生产周期短、高效低耗且没有副产物、过程及形貌可控的金红石型二氧化钛制备方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将预处理后的偏钛酸和碳化钛按照质量比10:0.2-10:1混合均匀，在瑙研钵中研磨至颗粒尺寸为5-10nm得到混合粉料；
S2：将混合粉料在氧气通气量为5-35ml/min的氛围下进行一段微波煅烧并保温一定时间，完成后继续进行二段微波煅烧并保温一定时间；
S3：二段微波煅烧完成后，经自然冷却、研磨得到金红石型TiO2。
2.如权利要求1所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述一段微波煅烧温度为400-600℃，保温时间为30-60min；二段微波煅烧温度为700-950℃，保温时间为2-4h。
3.如权利要求2所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述一段微波煅烧的升温速率为60-105℃/min，二段微波煅烧的升温速率为35-70℃/min。
4.如权利要求1所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述一段微波煅烧的升温速率为60-105℃/min，二段微波煅烧的升温速率为35-70℃/min；
所述一段微波煅烧的微波功率0.8-3.5kW，二段微波煅烧的微波功率为2-5kW。
5.如权利要求1所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述偏钛酸的预处理包括漂白、水洗、过滤、干燥。
6.如权利要求5所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述偏钛酸干燥温度为80-90℃，干燥时间为20-60min。
7.如权利要求1所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述偏钛酸和碳化钛混合后在瑙研钵中研磨0.5-1h。
8.如权利要求1所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述二段微波煅烧完成，自然冷却后，将冷却后的产物置于行星球磨机玛瑙罐中，以300-400r/min混合球磨2-4h。
9.如权利要求8所述的金红石型二氧化钛材料的制备方法，其特征在于：所述二段微波煅烧完成、冷却、研磨后，在80-90℃下干燥20-60min得到金红石型TiO2。
10.一种金红石型二氧化钛材料，其特征在于：由权利要求1-9任意一项所述金红石型二氧化钛材料的制备方法制备获得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210827695.5A CN114988468A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210827695.5A CN114988468A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114988468A true CN114988468A (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=83022457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210827695.5A Pending CN114988468A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114988468A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102154531A (zh) * | 2011-03-25 | 2011-08-17 | 喀左县钒钛资源综合开发利用工程技术研究中心 | 一种用含钛高炉渣生产人造金红石的方法 |
| CN109354063A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 江苏钛谷科技有限公司 | 一种微波直接煅烧偏钛酸制备钛白粉的工艺 |
-
2022
- 2022-07-13 CN CN202210827695.5A patent/CN114988468A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102154531A (zh) * | 2011-03-25 | 2011-08-17 | 喀左县钒钛资源综合开发利用工程技术研究中心 | 一种用含钛高炉渣生产人造金红石的方法 |
| CN109354063A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 江苏钛谷科技有限公司 | 一种微波直接煅烧偏钛酸制备钛白粉的工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈新红 等: "升温速率对金红石型二氧化钛颜料性能的影响研究", 《钢铁钒钛》, vol. 41, no. 2, pages 20 - 23 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106009783A (zh) | 一种复合包膜氯化法钛白粉的制备方法 | |
| CN102199367A (zh) | 一种高耐温性二氧化钛颜料的制备方法 | |
| CN100546915C (zh) | 一种锐钛矿型二氧化钛纳米粉体的制备方法 | |
| CN108083331A (zh) | 一种金红石型二氧化钛超细粉的制备方法 | |
| CN107574711B (zh) | 一种装饰纸用钛白粉的生产方法 | |
| CN108423710B (zh) | 一种硫酸法色料搪瓷钛白粉制备方法 | |
| WO2010078820A1 (zh) | 一种复合二氧化钛及其制备方法 | |
| CN108516582B (zh) | 一种高耐候纳米金红石型钛白粉的制备方法 | |
| CN110079129A (zh) | 一种超耐候钛白粉的制备方法 | |
| CN109704399B (zh) | 一种高分散金红石型二氧化钛及其制备方法 | |
| WO2010078821A1 (zh) | 近球形硫酸法硫酸钡的制备方法及在铜箔基板中的应用 | |
| CN109721357A (zh) | 一种单分散粒度可控的纳米钇稳定的氧化锆粉末及其制备方法和应用 | |
| CN108144623A (zh) | 一种纳米钴酸镧材料及其制备方法 | |
| CN107055597A (zh) | 一种低温下快速制备立方钛酸铋钠粉体的方法 | |
| CN113044879B (zh) | 一种提高硫酸法钛白粉质量的方法 | |
| CN106365200A (zh) | 工业偏钛酸制备的高纯超细二氧化钛及其制备方法 | |
| CN108545772B (zh) | 一种色料钛白粉外加水解晶种的制备方法 | |
| CN110436918A (zh) | 一种酒石酸工艺制备纳米四方相钛酸钡粉体的方法 | |
| CN108862385A (zh) | 一种氧化铬绿生产中粒径的控制方法 | |
| CN114988468A (zh) | 一种金红石型二氧化钛材料的制备方法 | |
| CN107640785B (zh) | 一种塑料色母粒用钛白粉的制备方法 | |
| CN106542573B (zh) | 一种制备颜料二氧化钛的方法 | |
| CN105948114A (zh) | 一种硫酸法生产钛白粉中偏钛酸的漂白方法 | |
| Tian et al. | Influence of hydrolysis in sulfate process on titania pigment producing | |
| CN111154295A (zh) | 一种环保型绿色无机颜料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |