JP2004250325A - Method for manufacturing titanium oxide - Google Patents

Method for manufacturing titanium oxide Download PDF

Info

Publication number
JP2004250325A
JP2004250325A JP2004025332A JP2004025332A JP2004250325A JP 2004250325 A JP2004250325 A JP 2004250325A JP 2004025332 A JP2004025332 A JP 2004025332A JP 2004025332 A JP2004025332 A JP 2004025332A JP 2004250325 A JP2004250325 A JP 2004250325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
base
solution
compound
titanium compound
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
Application number
JP2004025332A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuko Yoshida
祐子 吉田
Yoshiaki Sakatani
能彰 酒谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2004025332A priority Critical patent/JP2004250325A/en
Publication of JP2004250325A publication Critical patent/JP2004250325A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing titanium oxide having a photocatalytic activity and a narrow particle size distribution. <P>SOLUTION: The method for manufacturing titanium oxide comprises heating a solution of a titanium compound (e.g. titanium sulfate, titanium oxysulfate, titanium trichloride, titanium tetrachloride, titanium oxychloride, titanium tetrabromide, tetraalkoxytitanium, or a titanium chelate compound) to 60°C or higher without hydrolyzing the titanium compound, reacting the titanium compound with a base (e.g. ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, or an amine) at 60°C or higher, and firing the resultant product. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、酸化チタンの製造方法に関し、詳細には光触媒活性を示し、かつ粒子径分布の小さい酸化チタンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing titanium oxide, and more particularly to a method for producing titanium oxide having photocatalytic activity and a small particle size distribution.

酸化チタンが示す光触媒作用によって、大気中の悪臭物質を除去することや、窓ガラス、道路壁に自己清浄作用を付与することが検討されている〔特許文献1:特開平9−57912号公報参照〕。道路壁、窓ガラスのような建築材料や自動車材料に酸化チタンの膜を形成するとき、通常は酸化チタンと溶媒を混合して塗料とし、これを塗布することが行われる。建築材料や自動車材料に良好な膜を形成するため、光触媒作用を示すだけでなく、粒子径が均一な酸化チタンが要望されている。 It has been studied to remove malodorous substances in the atmosphere and to impart a self-cleaning effect to window glass and road walls by the photocatalytic action of titanium oxide (see Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-57912). ]. When a titanium oxide film is formed on a building material such as a road wall or a window glass or an automobile material, a coating is usually formed by mixing titanium oxide and a solvent, and then applying the coating. In order to form a favorable film on a building material or an automobile material, a titanium oxide having not only a photocatalytic action but also a uniform particle diameter is demanded.

特開平9−57912号公報JP-A-9-57912

本発明の目的は、光触媒活性を示し、かつ粒子径分布の小さい酸化チタンの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing titanium oxide having photocatalytic activity and a small particle size distribution.

本発明者等は酸化チタンの製造方法について検討を行った結果、本発明を完成するに至った。 The present inventors have studied the method for producing titanium oxide, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、60℃以上にて、加水分解物を含まないチタン化合物の溶液に塩基を反応させ、得られた生成物を焼成することを特徴とする酸化チタンの製造方法を提供するものである。 That is, the present invention provides a method for producing titanium oxide, comprising reacting a base with a solution of a titanium compound not containing a hydrolyzate at 60 ° C. or higher and calcining the obtained product. is there.

本発明の製造方法によれば、光触媒活性を示し、かつ粒子径分布の小さい酸化チタンが得られる。 According to the production method of the present invention, titanium oxide having photocatalytic activity and a small particle size distribution can be obtained.

本発明で使用されるチタン化合物は、金属成分としてチタンを含み、水存在下で塩基と反応して水酸化チタンを生成する化合物であり、例えば硫酸チタン〔Ti(SO42・mH2O、0≦m≦20〕、オキシ硫酸チタン〔TiOSO4・nH2O、0≦n≦20〕、三塩化チタン〔TiCl3〕、四塩化チタン〔TiCl4〕、オキシ塩化チタン〔TiOCl2〕、四臭化チタン〔TiBr4〕のようなチタン含有無機化合物が挙げられる。また、使用されるチタン化合物は、上記のチタン含有無機化合物のほか、チタン含有有機化合物であってもよく、例えばテトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラ−sec−ブトキシチタン、テトラ−t−ブトキシチタン、テトラキス−2−エチルヘキシロキシチタン、テトラステアリロキシチタンのようなテトラアルコキシチタン化合物;
ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタン、ジイソプロポキシビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジ−n−ブトキシビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジ(2−エチルヘキシロキシ)ビス(2−エチル−1,3−ヘキサンジオラト)チタン、イソプロポキシ(2−エチルヘキサンジオラト)チタン、テトラアセチルアセトネートチタン、ヒドロキシビス(ラクタト)チタンのようなチタンキレート化合物などが挙げられる。これらの中でも、オキシ硫酸チタンが好ましく用いられる。
The titanium compound used in the present invention is a compound containing titanium as a metal component and reacting with a base in the presence of water to produce titanium hydroxide. For example, titanium sulfate [Ti (SO 4 ) 2 .mH 2 O 0 ≦ m ≦ 20], titanium oxysulfate [TiOSO 4 .nH 2 O, 0 ≦ n ≦ 20], titanium trichloride [TiCl 3 ], titanium tetrachloride [TiCl 4 ], titanium oxychloride [TiOCl 2 ], Titanium-containing inorganic compounds such as titanium tetrabromide [TiBr 4 ] are exemplified. The titanium compound used may be a titanium-containing organic compound in addition to the above-mentioned titanium-containing inorganic compound, for example, tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, Tetraalkoxytitanium compounds such as -n-butoxytitanium, tetraisobutoxytitanium, tetra-sec-butoxytitanium, tetra-t-butoxytitanium, tetrakis-2-ethylhexyloxytitanium, tetrastearyloxytitanium;
Diisopropoxybis (acetylacetonato) titanium, diisopropoxybis (triethanolaminato) titanium, di-n-butoxybis (triethanolaminato) titanium, di (2-ethylhexyloxy) bis (2-ethyl-) Titanium chelate compounds such as 1,3-hexanediolato) titanium, isopropoxy (2-ethylhexanediolato) titanium, titanium tetraacetylacetonate, and hydroxybis (lactato) titanium. Among these, titanium oxysulfate is preferably used.

本発明の製造方法で用いる溶液は、チタン化合物が溶媒に溶解された溶液であり、好ましくはチタン化合物が完全に溶解しされた溶液である。溶媒としては、例えば水、過酸化水素水のような水性媒体、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールのようなアルコール性媒体、
アセトンのようなケトン性媒体などが挙げられる。通常、オキシ硫酸チタンのようなチタン含有無機化合物は、水性媒体に溶解されることが好ましく、テトライソプロポキシチタンのようなチタン含有有機化合物は、アルコール性媒体またはケトン性媒体に溶解されることが好ましい。これらの溶媒の使用量は、チタン化合物に対して、通常1mol倍以上である。溶媒の量は多いほど好ましく、チタン化合物に対して5mol倍以上であることが好ましい。溶媒の量があまり多くなると、得られる酸化チタンの粒子径分布が大きくなるので、溶媒の量はチタン化合物に対して40mol倍以下、さらには25mol倍以下であることが好ましい。
The solution used in the production method of the present invention is a solution in which a titanium compound is dissolved in a solvent, and is preferably a solution in which the titanium compound is completely dissolved. As the solvent, for example, water, aqueous medium such as aqueous hydrogen peroxide, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, alcoholic medium such as butyl alcohol,
Examples include a ketone medium such as acetone. Usually, a titanium-containing inorganic compound such as titanium oxysulfate is preferably dissolved in an aqueous medium, and a titanium-containing organic compound such as tetraisopropoxytitanium is preferably dissolved in an alcoholic medium or a ketone medium. preferable. The amount of these solvents to be used is usually 1 mol times or more based on the titanium compound. The larger the amount of the solvent is, the more preferable it is, and it is preferable that the amount is 5 mol times or more with respect to the titanium compound. If the amount of the solvent is too large, the particle size distribution of the obtained titanium oxide becomes large. Therefore, the amount of the solvent is preferably 40 mol times or less, more preferably 25 mol times or less with respect to the titanium compound.

本発明では、60℃以上にて、かかる溶液に塩基を反応させる。60℃以上にて、加水分解物を含まないチタン化合物の溶液に塩基を反応させるには、例えば、先ずチタン化合物の溶液を、該チタン化合物を加水分解させることなく加熱すればよい。チタン化合物を加水分解させないように加熱するには、例えば昇温速度5℃/分以上、さらには10℃/分以上、とりわけ15℃/分以上で速やかに加熱することが好ましい。加熱は、上記昇温速度で、60℃以上、好ましくは80℃以上、さらに好ましくは85℃以上になるまで行われる。 In the present invention, a base is reacted with such a solution at 60 ° C. or higher. In order to cause the base to react with the solution of the titanium compound containing no hydrolyzate at 60 ° C. or higher, for example, the solution of the titanium compound may be first heated without hydrolyzing the titanium compound. In order to heat the titanium compound so as not to hydrolyze it, it is preferable to heat the titanium compound quickly at, for example, a heating rate of 5 ° C./min or more, more preferably 10 ° C./min or more, especially 15 ° C./min or more. The heating is performed at the above-mentioned heating rate until the temperature becomes 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, more preferably 85 ° C. or higher.

溶液中のチタン化合物を加水分解させることなく加熱すると、加熱中や、加熱後の溶液には、チタン化合物が加水分解されて生ずる水酸化チタンに起因する白濁は観察されないので、この白濁の有無でチタン化合物の加水分解の有無を判定することができる。この白濁が観察されない状態で、チタン化合物の加水分解率は概ね5%以下、好ましくは1%以下、理想的には0%であり、用いたチタン化合物のうちの95%以上、好ましくは99%以上、理想的には100%が、60℃以上に加熱した直後にも水酸化チタンに変わることなく溶液中に溶解したままである。ここで、チタン化合物の加水分解率は、溶液中に実際に含まれる水酸化チタンの質量(水酸化チタン質量)と、用いたチタン化合物の全量が水酸化チタンとなったと仮定して算出される質量(水酸化チタン理論質量)とから、式(A)

Figure 2004250325
により求めることができる。溶液中に実際に含まれる水酸化チタン質量は、
(1)先ず加熱終了時、または終了直前の溶液から試料を採取し、
(2)チタン化合物を溶解しうる溶媒、例えば水などに加えたのち固形分を濾取し、
(3)得られた固形分を100℃程度で乾燥し、
(4)乾燥後の固形分の質量から、この固形分に含まれる溶媒分の質量を差し引く
方法で、求めることができる。固形分に含まれる溶媒分は熱重量測定法、示差熱分析(TG−DTA)法などの方法で求めることができる。 If the titanium compound in the solution is heated without being hydrolyzed, during or during the heating, the solution after the heating does not show cloudiness due to titanium hydroxide generated by hydrolysis of the titanium compound. The presence or absence of hydrolysis of the titanium compound can be determined. In a state where this opacity is not observed, the hydrolysis rate of the titanium compound is generally 5% or less, preferably 1% or less, and ideally 0%, and 95% or more, preferably 99% of the titanium compound used. As described above, ideally, 100% remains dissolved in the solution immediately after heating to 60 ° C. or higher without being changed to titanium hydroxide. Here, the hydrolysis rate of the titanium compound is calculated assuming that the mass of the titanium hydroxide actually contained in the solution (the mass of the titanium hydroxide) and that the total amount of the titanium compound used is titanium hydroxide. From the mass (theoretical mass of titanium hydroxide), the formula (A)
Figure 2004250325
Can be obtained by The mass of titanium hydroxide actually contained in the solution is
(1) First, at the end of heating or immediately before taking a sample from the solution,
(2) a solvent capable of dissolving the titanium compound, such as water, and then the solids are collected by filtration,
(3) drying the obtained solid at about 100 ° C.,
(4) It can be determined by subtracting the mass of the solvent contained in the solid from the mass of the solid after drying. The solvent content in the solid content can be determined by a method such as thermogravimetry or differential thermal analysis (TG-DTA).

チタン化合物を含む溶液の加熱は、例えば二重管の内側円管にチタン化合物の溶液を供給するとともに、外側環状管に熱媒を供給する方法、または攪拌機付き容器に上の溶液を入れ、内容物を攪拌しながら、熱媒を使用して加熱する方法などで行うことができる。 The heating of the solution containing the titanium compound is performed, for example, by supplying the solution of the titanium compound to the inner circular pipe of the double pipe and supplying the heating medium to the outer annular pipe, or by putting the upper solution in a container with a stirrer, It can be carried out by a method of heating using a heat medium while stirring the object.

加熱されたチタン化合物の溶液は、60℃以上で塩基と反応させる。塩基としては、例えばアンモニア、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アミンなどが挙げられ、アルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどが、アルカリ土類金属水酸化物としては、例えば水酸化カルシウムなどが挙げられる。アミンとしては、例えばヒドロキシルアミンが挙げられる。塩基の中でも、好ましくはアンモニアである。これらの塩基は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。 The heated titanium compound solution is reacted with a base at 60 ° C. or higher. Examples of the base include ammonia, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, and amine.Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide. Examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide. Examples of the amine include hydroxylamine. Among the bases, ammonia is preferable. These bases are used alone or in combination of two or more.

塩基を反応させる温度は60℃以上であり、好ましくは80℃以上、さらに好ましくは85℃以上である。反応に要する時間は通常は0.1時間〜60時間、好ましくは0.5時間〜24時間程度である。塩基の使用量は、チタン化合物を水存在下で水酸化チタンに変えるに要する化学量論量以上、例えば該化学量論量に対して2倍以上であることが好ましく、通常は40倍以下、好ましくは20倍以下である。 The temperature at which the base is reacted is 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, more preferably 85 ° C. or higher. The time required for the reaction is usually about 0.1 to 60 hours, preferably about 0.5 to 24 hours. The amount of the base used is preferably at least the stoichiometric amount required to convert the titanium compound to titanium hydroxide in the presence of water, for example, at least twice the stoichiometric amount, and usually at most 40 times the stoichiometric amount. Preferably it is 20 times or less.

反応は、水の存在下に行われてもよい。水の存在下に反応を行う場合、水の使用量はチタン化合物に対して0.3質量倍以上、好ましくは0.4質量倍以上である。 The reaction may be performed in the presence of water. When the reaction is carried out in the presence of water, the amount of water used is 0.3 times by mass or more, preferably 0.4 times by mass or more with respect to the titanium compound.

塩基を反応させるには、例えばチタン化合物の溶液と塩基とを反応温度、すなわち60℃以上で混合すればよい。塩基は単独で用いてもよいし、溶媒に溶解して塩基の溶液として用いてもよく、溶媒として水を用いて塩基の水溶液として用いてもよい。チタン化合物の溶液が水以外の溶媒、例えばアルコール性溶媒、ケトン性溶媒などにチタン化合物を溶解させた溶液である場合、塩基として、その水溶液を用いることが好ましい。 In order to cause the base to react, for example, the titanium compound solution and the base may be mixed at a reaction temperature, that is, at 60 ° C. or higher. The base may be used alone, may be dissolved in a solvent and used as a base solution, or may be used as an aqueous solution of a base using water as a solvent. When the titanium compound solution is a solution in which the titanium compound is dissolved in a solvent other than water, for example, an alcoholic solvent, a ketone solvent, or the like, it is preferable to use the aqueous solution as the base.

チタン化合物の溶液と塩基の溶液とを混合するには、例えば二重管により加熱されたチタン化合物の溶液と、もう1つの二重管により加熱された塩基の溶液とを、両方の二重管に接続された反応管に導き、この反応菅で混合すればよい。 To mix the titanium compound solution and the base solution, for example, a titanium compound solution heated by a double tube and a base solution heated by another double tube are mixed in both double tubes. Can be led to a reaction tube connected to the reaction tube, and mixed in this reaction tube.

また、60℃以上に加熱する前にあらかじめチタン化合物の溶液に塩基前駆体を含ませておき、この溶液を60℃以上に加熱してもよい。チタン化合物の溶液は、あらかじめ塩基前駆体を含むので、この溶液を60℃以上に加熱することで塩基前駆体が分解して塩基が発生し、この発生した塩基をチタン化合物に反応させることができる。ここで塩基前駆体とは、それ自体は塩基ではないが、60℃以上、好ましくは80℃以上に加熱されることで分解して塩基を発生する化合物である。塩基前駆体を用いる場合、この塩基前駆体が分解して発生する塩基の量が、上記した塩基の使用量となる量の塩基前駆体が用いられる。 Further, before heating to 60 ° C. or higher, a base precursor may be contained in a titanium compound solution in advance, and the solution may be heated to 60 ° C. or higher. Since the titanium compound solution contains the base precursor in advance, the base precursor is decomposed by heating the solution to 60 ° C. or more to generate a base, and the generated base can be reacted with the titanium compound. . Here, the base precursor is a compound which is not itself a base but decomposes when heated to 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher to generate a base. When a base precursor is used, the base precursor is used in such an amount that the amount of the base generated by the decomposition of the base precursor becomes the above-mentioned amount of the base used.

塩基前駆体として具体的には、例えば尿素、チオ尿素、ジメチル尿素、過酸化尿素などが挙げられる。これらの中でも、常圧、80℃以上の条件で分解してアンモニアを発生させる化合物、例えば尿素が好ましい。尿素(NH2CONH2)を水(H2O)の存在下で85℃以上に加熱すると、式(1)
NH2CONH2 + 3H2O → 2NH3・H2O + CO2 (1)
に示されるように、尿素1molからアンモニア(NH3・H2O)2molが生成する。硫酸チタン、オキシ硫酸チタンのようなチタン化合物の水溶液と尿素の混合溶液を加熱すると、生成したアンモニアは水中では、式(2)
NH3・H2O → NH4 + + OH- (2)
に示されるように解離する。生成したアンモニウムイオン(NH4 +)はチタン化合物の酸基と反応して塩を生成し、チタンイオン(Ti4+)からは水酸化チタン(Ti(OH)4)が生成する。このときの反応は、例えば、式(3)
2SO4 2- + 4NH4 + → 2(NH42SO4 (3)
および式(4)
Ti4+ + 4OH- → Ti(OH)4 (4)
のように表すことができる。チタン化合物が硫酸チタンであるとき、硫酸チタン1molを水酸化チタンに変える塩基の化学量論量は、アンモニアとして4molであり、尿素としては2molである。チタン化合物がオキシ硫酸チタンであるとき、オキシ硫酸チタン1molを水酸化チタンに変える塩基の化学量論量は、アンモニアとして2molであり、尿素としては1molである。
Specific examples of the base precursor include urea, thiourea, dimethylurea, and urea peroxide. Among these, a compound that decomposes under conditions of normal pressure and 80 ° C. or higher to generate ammonia, for example, urea is preferable. When urea (NH 2 CONH 2 ) is heated to 85 ° C. or more in the presence of water (H 2 O), the formula (1)
NH 2 CONH 2 + 3H 2 O → 2NH 3 .H 2 O + CO 2 (1)
As shown in (1), 2 mol of ammonia (NH 3 .H 2 O) is generated from 1 mol of urea. When a mixed solution of urea and an aqueous solution of a titanium compound such as titanium sulfate or titanium oxysulfate is heated, the produced ammonia is converted into the formula (2)
NH 3 · H 2 O → NH 4 + + OH - (2)
Dissociate as shown. The generated ammonium ion (NH 4 + ) reacts with the acid group of the titanium compound to form a salt, and titanium hydroxide (Ti (OH) 4 ) is generated from the titanium ion (Ti 4 + ). The reaction at this time is, for example, the formula (3)
2SO 4 2- + 4NH 4 + → 2 (NH 4 ) 2 SO 4 (3)
And equation (4)
Ti 4+ + 4OH - → Ti ( OH) 4 (4)
Can be expressed as When the titanium compound is titanium sulfate, the stoichiometric amount of the base for converting 1 mol of titanium sulfate to titanium hydroxide is 4 mol as ammonia and 2 mol as urea. When the titanium compound is titanium oxysulfate, the stoichiometric amount of the base for converting 1 mol of titanium oxysulfate to titanium hydroxide is 2 mol as ammonia and 1 mol as urea.

チタン化合物に塩基を反応させることで、生成物として水酸化チタンを得る。この生成物は、必要に応じて熟成が施されてもよい。熟成は、例えば生成物を含むスラリーを20℃以上、好ましくは30℃以上、また55℃以下、好ましくは50℃以下の温度に保持する方法で行えばよい。保持時間は、通常0.5時間以上、10時間以内である。 By reacting a titanium compound with a base, titanium hydroxide is obtained as a product. This product may be aged as needed. Aging may be performed, for example, by a method of maintaining the slurry containing the product at a temperature of 20 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, and 55 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower. The holding time is usually 0.5 hours or more and 10 hours or less.

チタン化合物に塩基を反応させて得られた生成物や、反応後さらに熟成を施された生成物は通常、固体と液体に分離され、さらに固体として回収された生成物は必要に応じて洗浄、乾燥される。分離は、例えば加圧濾過、真空濾過、遠心分離、デカンテーションなどにより行えばよい。洗浄は、水、過酸化水素水、アンモニア水、シュウ酸水溶液、硝酸アンモニウム水溶液またはアミンを含む水などを使用して行えばよい。乾燥は、例えば、気流乾燥機、流動乾燥機、静置乾燥機、噴霧乾燥機などを使用して行えばよい。 The product obtained by reacting the base with the titanium compound and the product that has been further aged after the reaction are usually separated into a solid and a liquid, and the product recovered as a solid is further washed, if necessary, Dried. The separation may be performed by, for example, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, decantation, or the like. The cleaning may be performed using water, aqueous hydrogen peroxide, aqueous ammonia, aqueous oxalic acid, aqueous ammonium nitrate, or water containing an amine. Drying may be performed using, for example, a flash dryer, a fluid dryer, a stationary dryer, a spray dryer, or the like.

チタン化合物に塩基を反応させて得られた生成物や、反応後さらに熟成を施された生成物、その後分離により固体として回収された生成物を焼成する。焼成は、例えば、気流焼成炉、トンネル炉、回転炉などの方法で行えばよい。焼成は、空気、水蒸気、窒素、希ガスまたはアンモニアを含む雰囲気で行えばよく、その温度は300℃以上、さらには350℃以上であることが好ましく、また800℃以下、さらには600℃以下であることが好ましい。焼成時間は、焼成炉の種類、雰囲気、焼成温度により異なるが、通常0.1時間以上、30時間以内である。 A product obtained by reacting a titanium compound with a base, a product further aged after the reaction, and then a product recovered as a solid by separation are calcined. The sintering may be performed, for example, by a method such as an air-flow sintering furnace, a tunnel furnace, or a rotary furnace. The firing may be performed in an atmosphere containing air, water vapor, nitrogen, a rare gas or ammonia, and the temperature is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, and 800 ° C. or lower, further preferably 600 ° C. or lower. Preferably, there is. The firing time varies depending on the type, atmosphere and firing temperature of the firing furnace, but is usually 0.1 hours or more and 30 hours or less.

本発明の製造方法により得られる酸化チタンは、通常、平均粒子径が15μm以下であり、粒子径分布の標準偏差は5以下である。また、この酸化チタンは、光触媒活性を示すものであり、通常は結晶構造がアナターゼ型のものである。 The titanium oxide obtained by the production method of the present invention usually has an average particle diameter of 15 μm or less and a standard deviation of the particle diameter distribution of 5 or less. The titanium oxide has a photocatalytic activity and usually has an anatase crystal structure.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
なお、酸化チタンの平均粒子径、粒子径分布の標準偏差および結晶構造は以下の方法で求めた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
The average particle size, the standard deviation of the particle size distribution, and the crystal structure of titanium oxide were determined by the following methods.

平均粒子径D50(μm)および粒子径分布の標準偏差SD(μm):
試料をヘキサメタリン酸ナトリウム0.2重量%水溶液に分散させ、この分散液を粒度分布測定装置(商品名“MICROTRAC HRA model 9320−X100”、日機装製)に導入し、測定範囲:0.1〜700μm、測定範囲の分割数:100の条件で粒子径分布を測定した。この粒子径分布より、累積50体積%径を算出し、これを平均粒子径D50とした。また、標準偏差SDは、粒子径分布の任意の粒子径Diにおける体積分率をPiとし、式(B)

Figure 2004250325
により算出した。 Average particle diameter D 50 (μm) and standard deviation SD (μm) of particle diameter distribution:
The sample is dispersed in a 0.2% by weight aqueous solution of sodium hexametaphosphate, and the dispersion is introduced into a particle size distribution measuring device (trade name “MICROTRAC HRA model 9320-X100”, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and the measurement range is 0.1 to 700 μm. The particle size distribution was measured under the conditions of the number of divisions of the measurement range: 100. From this particle size distribution, calculates a cumulative 50% by volume diameter, was defined as the average particle diameter D 50 of this. Further, the standard deviation SD is obtained by calculating the volume fraction at an arbitrary particle diameter D i in the particle diameter distribution as P i and using the equation (B)
Figure 2004250325
Was calculated by

結晶構造:
X線回折装置(商品名“RAD−IIA”、理学電機製)を用いて測定した。
Crystal structure:
The measurement was performed using an X-ray diffractometer (trade name “RAD-IIA”, manufactured by Rigaku Corporation).

実施例1
撹拌機付き1L(1000cm3)フラスコに、オキシ硫酸チタン(商品名“TM結晶”、外観:白色固体、テイカ製)204gを水136gに溶解して調製したオキシ硫酸チタン水溶液340g、尿素(試薬特級、和光純薬工業製)202gおよび水126gを入れた。撹拌機を400rpmで5分間回転させ、尿素を溶解した。得られた混合液は、温度が21.6℃であり、pHが1であった。このときの水の量はオキシ硫酸チタンに対して17.3モル倍であり、尿素の量は、オキシ硫酸チタンを水存在下で水酸化チタンに変えるに要する化学量論量に対して4倍であった。
Example 1
In a 1 L (1000 cm 3 ) flask equipped with a stirrer, 340 g of an aqueous solution of titanium oxysulfate prepared by dissolving 204 g of titanium oxysulfate (trade name “TM crystal”, appearance: white solid, manufactured by Teica) in 136 g of water, urea (special grade reagent) , Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 126 g of water. The stirrer was rotated at 400 rpm for 5 minutes to dissolve the urea. The resulting mixture had a temperature of 21.6 ° C. and a pH of 1. At this time, the amount of water was 17.3 times the molar amount of titanium oxysulfate, and the amount of urea was 4 times the stoichiometric amount required to convert titanium oxysulfate to titanium hydroxide in the presence of water. Met.

上の混合液を撹拌しながら、昇温速度5℃/分で加熱した。このときの加熱は100℃のオイルバスを使用して行った。混合液の温度が95℃になったとき、白濁がみられた。その後、スラリーを撹拌しながら、100℃に3時間保持した。保持後の混合液のpHは6.9であった。 The above mixture was heated at a heating rate of 5 ° C./min while stirring. The heating at this time was performed using an oil bath at 100 ° C. When the temperature of the mixture reached 95 ° C., cloudiness was observed. Thereafter, the slurry was kept at 100 ° C. for 3 hours while stirring. The pH of the mixture after the retention was 6.9.

上のスラリーを撹拌しながら、40℃まで冷却した。冷却後のスラリーのpHは8.2であった。次に、このスラリーを40℃で1時間保持した。得られたスラリーを濾過、洗浄、乾燥した。 The above slurry was cooled to 40 ° C. while stirring. The pH of the slurry after cooling was 8.2. Next, this slurry was kept at 40 ° C. for 1 hour. The obtained slurry was filtered, washed and dried.

〔スラリーの固液分離性評価〕
スラリーの固液分離性を、濾紙(型番“125mm No.5C”、アドバンテック製)を取り付けた濾過器とアスピレ−ター(型番“A−3S”、東京理化学製)とからなる簡易装置を使用して評価した。このスラリー0.2Lを濾過するのに必要な時間は10秒であった。
(Evaluation of solid-liquid separation properties of slurry)
The solid-liquid separation property of the slurry was measured using a simple device consisting of a filter equipped with filter paper (model No. “125 mm No. 5C”, Advantech) and an aspirator (model “A-3S”, Tokyo Riken). Was evaluated. The time required to filter 0.2 L of this slurry was 10 seconds.

上で得られた乾燥物を400℃の空気中で1時間焼成して酸化チタンを得た。この酸化チタンは、平均粒子径が11.9μmであり、粒子径分布の標準偏差が4.3μmであり、結晶構造がアナターゼ型であった。 The dried product obtained above was calcined in air at 400 ° C. for 1 hour to obtain titanium oxide. This titanium oxide had an average particle size of 11.9 μm, a standard deviation of the particle size distribution of 4.3 μm, and an anatase type crystal structure.

〔酸化チタンの活性評価〕
直径8cm、高さ10cm、容量約0.5Lの密閉式ガラス製反応容器内に、直径5cmのガラス製シャーレを設置し、そのシャーレ上に、上で得られた酸化チタン0.3gを置いた。反応容器内を酸素と窒素との体積比が1:4である混合ガスで満たし、アセトアルデヒドを13.4μmol封入し、反応容器の外から可視光線を照射した。可視光線の照射には、500Wキセノンランプ(商品名“ランプUXL−500SX”、ウシオ電機製)を取り付けた光源装置(商品名“オプティカルモジュレックスSX−UI500XQ”、ウシオ電機製)に、波長約430nm以下の紫外線をカットするフィルター(商品名“Y−45”、旭テクノガラス製)と波長約830nm以上の赤外線をカットするフィルター(商品名“スーパーコールドフィルター”、ウシオ電機製)とを装着したものを光源として用いた。可視光線の照射によりアセトアルデヒドが分解すると、二酸化炭素が発生するので、二酸化炭素の濃度を光音響マルチガスモニタ(1312型、INNOVA製)で経時的に測定し、濃度変化より算出した二酸化炭素の生成速度により、酸化チタンのアセトアルデヒドに対する光触媒作用を評価した。この例における二酸化炭素の生成速度は酸化チタン1gあたり10.4μmol/hであった。
(Activity evaluation of titanium oxide)
A glass petri dish having a diameter of 5 cm was placed in a sealed glass reaction vessel having a diameter of 8 cm, a height of 10 cm, and a capacity of about 0.5 L, and 0.3 g of the titanium oxide obtained above was placed on the petri dish. . The inside of the reaction vessel was filled with a mixed gas in which the volume ratio of oxygen and nitrogen was 1: 4, and 13.4 μmol of acetaldehyde was sealed, and visible light was irradiated from outside the reaction vessel. For irradiation with visible light, a light source device (trade name “Optical Modlex SX-UI500XQ”, trade name “Lamp UXL-500SX”, manufactured by USHIO Inc., manufactured by USHIO Inc.) with a wavelength of about 430 nm was attached. A filter equipped with the following filter that cuts ultraviolet light (trade name "Y-45", made by Asahi Techno Glass) and a filter that cuts infrared light with a wavelength of about 830 nm or more (trade name "Super Cold Filter", made by Ushio Inc.) Was used as a light source. When acetaldehyde is decomposed by irradiation with visible light, carbon dioxide is generated. Therefore, the concentration of carbon dioxide is measured over time with a photoacoustic multi-gas monitor (Type 1312, manufactured by INNOVA), and the carbon dioxide generation rate calculated from the concentration change The photocatalytic action of titanium oxide on acetaldehyde was evaluated. The generation rate of carbon dioxide in this example was 10.4 μmol / h per 1 g of titanium oxide.

実施例2
撹拌機付き1Lフラスコに、オキシ硫酸チタン(商品名“TM結晶”、外観:白色固体、テイカ製)204gを水136gに溶解して調製したオキシ硫酸チタン水溶液170g、尿素(試薬特級、和光純薬工業製)404gおよび水126gを入れた。撹拌機を400rpmで5分間回転させ、尿素を溶解した。得られた混合液は、温度が18.5℃であり、pHが1.8であった。このときの水の量は、オキシ硫酸チタンに対し、17.3モル倍であり、尿素の量は、オキシ硫酸チタンを水存在下で水酸化チタンに変えるに要する化学量論量に対して8倍であった。
Example 2
In a 1 L flask equipped with a stirrer, 170 g of an aqueous solution of titanium oxysulfate prepared by dissolving 204 g of titanium oxysulfate (trade name “TM Crystal”, appearance: white solid, manufactured by Teica) in 136 g of water, urea (special grade reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Industrial product) 404 g and water 126 g. The stirrer was rotated at 400 rpm for 5 minutes to dissolve the urea. The resulting mixture had a temperature of 18.5 ° C. and a pH of 1.8. The amount of water at this time was 17.3 mol times with respect to titanium oxysulfate, and the amount of urea was 8 with respect to the stoichiometric amount required to convert titanium oxysulfate to titanium hydroxide in the presence of water. It was twice.

上の混合液を撹拌しながら、昇温速度5℃/分で加熱した。加熱は、実施例1と同様に、100℃のオイルバスを使用して行った。混合液の温度が100℃になったとき、白濁がみられた。その後、スラリーを撹拌しながら、100℃に3時間保持した。保持後の混合液のpHは7.3であった。 The above mixture was heated at a heating rate of 5 ° C./min while stirring. The heating was performed using a 100 ° C. oil bath as in Example 1. When the temperature of the mixture reached 100 ° C., cloudiness was observed. Thereafter, the slurry was kept at 100 ° C. for 3 hours while stirring. The pH of the mixture after the retention was 7.3.

上のスラリーを撹拌しながら、40℃まで冷却した。冷却後のスラリーのpHは8.7であった。次に、このスラリーを40℃で1時間保持した。 The above slurry was cooled to 40 ° C. while stirring. The pH of the slurry after cooling was 8.7. Next, this slurry was kept at 40 ° C. for 1 hour.

得られたスラリーを濾過、洗浄、乾燥し、この乾燥物を400℃の空気中で1時間焼成して酸化チタンを得た。この酸化チタンは、平均粒子径が4.2μmであり、粒子径分布の標準偏差が1.8μmであり、結晶構造がアナターゼ型であった。 The obtained slurry was filtered, washed and dried, and the dried product was fired in air at 400 ° C. for 1 hour to obtain titanium oxide. This titanium oxide had an average particle diameter of 4.2 μm, a standard deviation of the particle diameter distribution of 1.8 μm, and a crystal structure of an anatase type.

この酸化チタンの光触媒作用を実施例1の〔酸化チタンの活性評価〕と同条件で調べた。この例における二酸化炭素の生成速度は酸化チタン1gあたり6.9μmol/hであった。 The photocatalytic action of this titanium oxide was examined under the same conditions as in [Evaluation of the activity of titanium oxide] in Example 1. The generation rate of carbon dioxide in this example was 6.9 μmol / h per 1 g of titanium oxide.

実施例3
加熱のときの昇温速度5℃/分を16℃/分に変えた以外は実施例2と同様の操作を行って酸化チタンを得た。得られた酸化チタンは、平均粒子径が2.3μmであり、粒子径分布の標準偏差が1.0μmであり、結晶構造がアナターゼ型であった。
Example 3
Titanium oxide was obtained by performing the same operation as in Example 2 except that the heating rate during heating was changed from 5 ° C./min to 16 ° C./min. The obtained titanium oxide had an average particle diameter of 2.3 μm, a standard deviation of the particle diameter distribution of 1.0 μm, and a crystal structure of an anatase type.

この酸化チタンの光触媒作用を実施例1の〔酸化チタンの活性評価〕と同条件で調べた。この例における二酸化炭素の生成速度は酸化チタン1gあたり8.8μmol/hであった。 The photocatalytic action of this titanium oxide was examined under the same conditions as in [Evaluation of the activity of titanium oxide] in Example 1. The generation rate of carbon dioxide in this example was 8.8 μmol / h per 1 g of titanium oxide.

比較例1
撹拌機付き1Lフラスコに、オキシ硫酸チタン(商品名“TM結晶”、外観:白色固体、テイカ製)68gを水272gに溶解して調製したオキシ硫酸チタン水溶液を入れ、これを400rpmで撹拌しながら、昇温速度5℃/分で加熱した。水溶液の温度が90℃になったとき、白濁がみられた。その後、スラリーを撹拌しながら、100℃に3時間保持した。このスラリーを撹拌しながら40℃まで冷却し、40℃で1時間保持した。得られたスラリーを濾過、洗浄、乾燥した。
Comparative Example 1
An aqueous titanium oxysulfate solution prepared by dissolving 68 g of titanium oxysulfate (trade name “TM Crystal”, appearance: white solid, manufactured by Teica) in 272 g of water is placed in a 1 L flask equipped with a stirrer, and stirred at 400 rpm. , At a heating rate of 5 ° C./min. When the temperature of the aqueous solution reached 90 ° C., cloudiness was observed. Thereafter, the slurry was kept at 100 ° C. for 3 hours while stirring. The slurry was cooled to 40 ° C. with stirring and kept at 40 ° C. for 1 hour. The obtained slurry was filtered, washed and dried.

このスラリーについて、実施例1の〔スラリーの固液分離性評価〕と同条件で評価した。このスラリー0.2Lを濾過するのに必要な時間は2時間であった。 This slurry was evaluated under the same conditions as in [Evaluation of Solid-Liquid Separability of Slurry] in Example 1. The time required to filter 0.2 L of this slurry was 2 hours.

上で得られた乾燥物を400℃の空気中で1時間焼成して酸化チタンを得た。この酸化チタンは、平均粒子径が15.8μmであり、粒子径分布の標準偏差が12.0μmであり、結晶構造がアナターゼ型であった。 The dried product obtained above was calcined in air at 400 ° C. for 1 hour to obtain titanium oxide. This titanium oxide had an average particle size of 15.8 μm, a standard deviation of the particle size distribution of 12.0 μm, and an anatase type crystal structure.

この酸化チタンの光触媒作用を実施例1の〔酸化チタンの活性評価〕と同条件で調べた。この例における二酸化炭素の生成速度は酸化チタン1gあたり0μmol/hであった。 The photocatalytic action of this titanium oxide was examined under the same conditions as in [Evaluation of the activity of titanium oxide] in Example 1. The generation rate of carbon dioxide in this example was 0 μmol / h per 1 g of titanium oxide.

Claims (13)

60℃以上にて、加水分解物を含まないチタン化合物の溶液に塩基を反応させ、得られた生成物を焼成することを特徴とする酸化チタンの製造方法。 A method for producing titanium oxide, comprising reacting a base with a solution of a titanium compound containing no hydrolyzate at 60 ° C. or higher and calcining the obtained product. チタン化合物の溶液を、該チタン化合物を加水分解させることなく60℃以上に加熱したのち、60℃以上にて、該溶液に塩基を反応させる請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the titanium compound solution is heated to 60 ° C or higher without hydrolyzing the titanium compound, and then the base is reacted with the solution at 60 ° C or higher. チタン化合物が、チタン硫酸塩、オキシ硫酸チタン、三塩化チタン、四塩化チタン、オキシ塩化チタン、四臭化チタン、テトラアルコキシチタンまたはチタンキレート化合物である請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the titanium compound is a titanium sulfate, titanium oxysulfate, titanium trichloride, titanium tetrachloride, titanium oxychloride, titanium tetrabromide, tetraalkoxy titanium, or a titanium chelate compound. テトラアルコキシチタンが、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラ−sec−ブトキシチタン、テトラ−t−ブトキシチタン、テトラキス−2−エチルヘキシロキシチタンまたはテトラステアリロキシチタンである請求項3に記載の製造方法。 Tetraalkoxytitanium is tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetraisobutoxytitanium, tetra-sec-butoxytitanium, tetra-t-butoxytitanium 4. The production method according to claim 3, which is tetrakis-2-ethylhexyloxytitanium or tetrastearyloxytitanium. チタンキレート化合物が、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタン、ジイソプロポキシビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジ−n−ブトキシビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジ(2−エチルヘキシロキシ)ビス(2−エチル−1,3−ヘキサンジオラト)チタン、イソプロポキシ(2−エチルヘキサンジオラト)チタン、テトラアセチルアセトネートチタンまたはヒドロキシビス(ラクタト)チタンである請求項3に記載の製造方法。 The titanium chelate compound is diisopropoxybis (acetylacetonato) titanium, diisopropoxybis (triethanolaminato) titanium, di-n-butoxybis (triethanolaminato) titanium, di (2-ethylhexyloxy) bis The method according to claim 3, which is (2-ethyl-1,3-hexanediolato) titanium, isopropoxy (2-ethylhexanediolato) titanium, titanium tetraacetylacetonate, or hydroxybis (lactato) titanium. 塩基が、アンモニア、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物またはアミンである請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the base is ammonia, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide or an amine. 塩基の使用量が、チタン化合物を水存在下に水酸化チタンに変えるに要する化学量論量以上である請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the amount of the base used is not less than the stoichiometric amount required to convert the titanium compound to titanium hydroxide in the presence of water. チタン化合物の溶液はあらかじめ塩基前駆体を含み、チタン化合物に、該溶液を60℃以上に加熱することで塩基前駆体が分解して発生した塩基を反応させる請求項2に記載の製造方法。 The method according to claim 2, wherein the titanium compound solution contains a base precursor in advance, and the titanium compound is reacted with a base generated by decomposing the base precursor by heating the solution to 60 ° C or higher. 塩基前駆体が、アンモニウム前駆体である請求項9に記載の製造方法。 The production method according to claim 9, wherein the base precursor is an ammonium precursor. アンモニウム前駆体が、尿素、チオ尿素、ジメチル尿素または過酸化尿素である請求項10に記載の製造方法。 The production method according to claim 10, wherein the ammonium precursor is urea, thiourea, dimethylurea, or urea peroxide. 得られた生成物を300℃〜800℃で焼成する請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the obtained product is calcined at 300C to 800C. 60℃以上にて、加水分解物を含まないチタン化合物の溶液に塩基を反応させることを特徴とする水酸化チタンの製造方法。 A method for producing titanium hydroxide, comprising reacting a base with a solution of a titanium compound containing no hydrolyzate at 60 ° C. or higher. チタン化合物の溶液を、該チタン化合物を加水分解させることなく60℃以上に加熱したのち、60℃以上にて、該溶液に塩基を反応させる請求項13に記載の製造方法。 The method according to claim 13, wherein the titanium compound solution is heated to 60 ° C or higher without hydrolyzing the titanium compound, and then the base is reacted with the solution at 60 ° C or higher.
JP2004025332A 2003-01-31 2004-02-02 Method for manufacturing titanium oxide Pending JP2004250325A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004025332A JP2004250325A (en) 2003-01-31 2004-02-02 Method for manufacturing titanium oxide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003023914 2003-01-31
JP2004025332A JP2004250325A (en) 2003-01-31 2004-02-02 Method for manufacturing titanium oxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004250325A true JP2004250325A (en) 2004-09-09

Family

ID=33032268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004025332A Pending JP2004250325A (en) 2003-01-31 2004-02-02 Method for manufacturing titanium oxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004250325A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187294A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Dowa Mining Co Ltd Titanium dioxide for visible light response type catalyst and its manufacturing method
CN113607670A (en) * 2021-08-05 2021-11-05 攀枝花学院 Method for measuring hydrolysis rate of industrial titanium liquid before hydrolysis and ash point

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187294A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Dowa Mining Co Ltd Titanium dioxide for visible light response type catalyst and its manufacturing method
CN113607670A (en) * 2021-08-05 2021-11-05 攀枝花学院 Method for measuring hydrolysis rate of industrial titanium liquid before hydrolysis and ash point
CN113607670B (en) * 2021-08-05 2024-04-02 攀枝花学院 Method for measuring hydrolysis rate of industrial titanium liquid before hydrolysis ash-turning point

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100705990B1 (en) Titanium oxide production process
US6827922B2 (en) Process for producing titanium oxide
US20040151662A1 (en) Method for producing titanium oxide
KR20010107542A (en) Titanium hydroxide, photocatalyst produced from the same and photocatalytic coating agent
US6673331B2 (en) Titanium hydroxide, photocatalyst, and coating agent
JP4269621B2 (en) Method for producing titanium oxide
JP4078479B2 (en) Method for producing titanium oxide
CN1343624A (en) Method of producing titanium dioxide
JP2001354422A (en) Method for manufacturing titanium oxide
JP2004250325A (en) Method for manufacturing titanium oxide
JP4408349B2 (en) Method for producing photocatalyst-supported porous gel
JP4424905B2 (en) Anatase type titania-silica composite, production method thereof and photocatalytic material
JP2002047012A (en) Method of manufacturing titanium oxide
JP2001302241A (en) Method for producing titanium oxide
RU2565193C1 (en) Method of producing nanosized titanium dioxide
JP4736361B2 (en) Method for producing photocatalytic titanium oxide
JP2004043282A (en) Method of manufacturing titanium oxide
JP2006306694A (en) Titanium oxide precursor
JP2007246362A (en) Method for manufacturing titanium oxide precursor
JP2002326815A (en) Production method of titanium oxide