JPH05139747A - 針状含水酸化チタン及び針状酸化チタンの製造方法 - Google Patents

針状含水酸化チタン及び針状酸化チタンの製造方法

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JPH05139747A JP23390391A JP23390391A JPH05139747A JP H05139747 A JPH05139747 A JP H05139747A JP 23390391 A JP23390391 A JP 23390391A JP 23390391 A JP23390391 A JP 23390391A JP H05139747 A JPH05139747 A JP H05139747A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着材、触媒担体等として利用が可能な針状
含水酸化チタンの製造方法及び補強材として充分な繊維
長、強度を有する針状酸化チタンの製造方法を提供す
る。 【構成】 硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ水溶
液と接触させることを特徴とする針状含水酸化チタンの
製造方法、及び硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ
水溶液と接触させ、得られた針状含水酸化チタンを乾
燥、焼成することを特徴とする針状酸化チタンの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換材、吸着
材、触媒、フイルター材等として優れた針状含水酸化チ
タンの製造方法及びプラスチツクの補強材の他、耐熱・
断熱材、摩擦材料等として有用な針状酸化チタンの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】イオン交換特性、イオン吸着性を有する
針状含水酸化チタンは、触媒、吸着材、フイルター材と
しての用途の他、放射性廃液中の核種固定化など原子力
分野への応用も期待されている。又、従来のアスベスト
繊維に代わる工業用繊維として、ガラス繊維、炭素繊
維、チタン酸カリウム繊維、針状酸化チタン(酸化チタ
ン繊維)などが開発されているが、その中でも耐薬品
性、経済性に優れる針状酸化チタンが注目されている。
そのような針状含水酸化チタン及び/又は針状酸化チタ
ンの製造方法としては、例えば特公昭47−44974号に
は、酸化チタン、塩化ナトリウム及びオキシリン化合物
から成る混合物を725〜1000℃の温度でカ焼する方法、
特開昭54−10300号には四塩化チタンの水溶液中で尿素
等を塩基奪取剤として用い熱加水分解させる方法、また
特開昭60−259625号にはメルト法にて生成させた二チタ
ン酸カリウムから酸処理によりカリウムを抽出する方法
が提案されている。
【0003】しかしながら、特公昭47−44975号に記載
された方法では短いものの比率が高く、分級操作を必要
としたり、特開昭54−10300号に記載された方法では、
繊維状とはいえ、非常に短くかつ微細結晶であつたり、
特開昭60−259625号に記載された方法では、カリウム抽
出の際に繊維形状が壊れやすく、操作が煩雑である等の
問題点を含む。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た問題点を含まず、吸着材、触媒担体等として利用が可
能な針状含水酸化チタンの製造方法及び補強材として充
分な繊維長、強度を有する針状酸化チタンの製造方法を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は硫酸チタニルの
針状結晶粒子をアルカリ水溶液と接触させることを特徴
とする針状含水酸化チタンの製造方法及び硫酸チタニル
の針状結晶粒子をアルカリ水溶液と接触させ、得られた
針状含水酸化チタンを乾燥、焼成することを特徴とする
針状酸化チタンの製造方法に係る。
【0006】本発明者は、硫酸チタニル水溶液を加熱し
た場合、柱状又は針状の硫酸チタニル結晶粒子が晶出す
ることに着目し、この形状を保持したまま酸化チタンと
する方法を検討したところ、アンモニア水等のアルカリ
水溶液にて処理することにより、硫酸チタニル結晶粒子
の形骸を壊すことなく含水酸化チタンが生成することを
見出した。このようにして生成した針状含水酸化チタン
は乾燥、焼成することによつて、含水酸化チタンから酸
化チタンへと形状を保持しつつ変化する。
【0007】次に本発明の構成について説明する。
【0008】本発明で用いる硫酸チタニルの針状結晶粒
子は、TiO2濃度が5〜270g/l、硫酸濃度が300g/l以
上、好ましくは300〜1400g/l、特に好ましくは500〜10
00g/lである硫酸チタニル水溶液を加熱することによつ
て得られる。この際、撹拌の有無は問わないが均一な粒
度を得ようとするならば施すほうが好ましい。
【0009】TiO2濃度が5g/lより低くなると収量が
少なくかつTiO2に対し多量の硫酸を必要とすることか
ら不経済であり、270g/lを超えると晶出する結晶濃度
が高くなり過ぎ、撹拌操作が困難となり結果として結晶
成長が不均一となつてしまう。
【0010】硫酸濃度は300g/lより低くなると晶出速
度が著しく低下し、1400g/lを超えた場合も晶出率が低
下したり、生成する結晶粒子も針状から塊状になつてし
まう。
【0011】加熱温度は、TiO2濃度、硫酸濃度にもよ
るが、70℃以上が好ましい。70℃より低くなると反応速
度の低下を招く。また、反応は沸点以上、オートクレー
ブ中、水熱条件下でもかまわない。
【0012】以上の条件によつて得られる硫酸チタニル
の結晶は短軸径0.1〜5μm、長軸径2〜500μmの針状粒
子であり、その粒度はTiO2濃度、硫酸濃度及び加熱温
度により自由に調整できる。
【0013】本発明において針状含水酸化チタンは上述
した硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ水溶液と接
触させることにより得られる。ここでいうアルカリ水溶
液としては、アンモニア水、水酸化アルカリ、炭酸アル
カリ、炭酸アンモニウム等の水溶液を例示できる。この
ようなアルカリ水溶液と硫酸チタニルの針状結晶粒子を
接触させると、該結晶粒子の形骸を保持したまま含水酸
化チタンが生成する。含水酸化チタンが生成する際のp
Hは3.0以上、好ましくは7.0〜10.0となるように調整す
る。pHが3.0より低い場合にはSO3分が残つたり、も
ともと溶解度の高い硫酸チタニルの結晶故に、処理中に
溶解したりする。また、逆にpHが10.0より高い場合に
はアルカリ金属イオン、アンモニウムイオンの吸着によ
る不純物の増加、さらには生成した含水酸化チタンの溶
解も生ずる。また、硫酸チタニルの結晶に対し、少なく
とも重量比にて1000倍以上の多量の水にて処理すること
によつても目的は達せられるが経済的でない。
【0014】このようにして得られた針状含水酸化チタ
ンは、乾燥、粉砕することにより実用に供される。
【0015】本発明でいう針状酸化チタンは、上記針状
含水酸化チタンを通常100〜500℃、好ましくは200〜350
℃の温度で乾燥し、通常500〜1200℃、好ましくは700〜
900℃の温度で焼成することによりアナターゼ形または
ルチル形の結晶形として得られ、800℃付近がアナター
ゼ形からルチル形への転移温度である。この間、結晶粒
子は針状を保持している。尚、上記乾燥、焼成の前に、
水、アルカリ水、酸性水等により針状含水酸化チタンを
洗浄して可溶性塩類を除去しておくと、得られる針状酸
化チタンの針状性が向上し好ましい。
【0016】以上のように、本発明はイオン交換材、イ
オン吸着材、触媒及び触媒担体、フイルター材、さらに
は放射性廃液中の核種固定化等へ応用できる針状含水酸
化チタン及びプラスチツクの剛性、機械的強度を高める
ための補強材の他、フイルター及び隔膜材、耐熱・断熱
材、摩擦材料、触媒担体として有用な針状酸化チタンを
製造し得るものである。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】実施例1 硫酸法による酸化チタン製造工程から得られる含水酸化
チタンを出発原料とし、該含水酸化チタンに含まれるT
iO2に対し、2.8倍の濃硫酸を加えて加熱、撹拌して溶
解した。該溶液に水及び硫酸を加えてTiO2濃度250g/
l、硫酸濃度1000g/lとし、70〜90℃の温度にて加熱、
撹拌したところ、短軸径2〜3μm、長軸径5〜15μmの
硫酸チタニルの針状結晶粒子が晶出した。該針状結晶粒
子をアンモニア水と接触させ、pHが一定になるまで放
置した。このときのpHは8.5であつた。その後、水で洗
浄し250℃にて乾燥させたところ、該針状結晶粒子はTi
2分91.6%、比表面積260m2/gの含水酸化チタンとな
つており、結晶形はアモルフアスであつた。この間、結
晶粒子は硫酸チタニルの結晶晶出時の形骸を殆ど保持し
たままであつた。このものの電子顕微鏡写真を図1に示
した。
【0019】実施例2 硫酸法による酸化チタン製造工程から得られる含水酸化
チタンを出発原料とし、該含水酸化チタンに含まれるT
iO2に対し、2.8倍の濃硫酸を加えて加熱、撹拌して溶
解した。該溶液に水及び硫酸を加えてTiO2濃度20g/
l、硫酸濃度500g/lとし、100〜120℃の温度にて加熱、
撹拌したところ、短軸径0.1〜1.5μm、長軸径10〜30μm
の硫酸チタニルの針状結晶粒子が晶出した。該針状結晶
粒子をアンモニア水と接触させ、pHが一定になるまで
放置した。このときのpHは8.8であつた。その後800℃
にて焼成したところ、該針状結晶粒子はTiO2分99.0
%、比表面積4.4m2/gの酸化チタンとなつており、結晶
形はルチル形であつた。この間、結晶粒子は硫酸チタニ
ルの結晶晶出時の形骸を殆ど保持したままであつた。こ
のものの電子顕微鏡写真を図2に示した。
【0020】実施例3 硫酸法による酸化チタン製造工程から得られる含水酸化
チタンを出発原料とし、該含水酸化チタンに含まれるT
iO2に対し、2.8倍の濃硫酸を加えて加熱、撹拌して溶
解した。該溶液に水及び硫酸を加えてTiO2濃度14g/
l、硫酸濃度700g/lとし、100〜120℃の温度にて加熱、
撹拌したところ、短軸径0.1〜2μm、長軸径10〜40μm
の硫酸チタニルの針状結晶粒子が晶出した。該針状結晶
粒子をアンモニア水と接触させ、pHが一定になるまで
放置した。このときのpHは8.8であつた。その後、水で
洗浄し250℃にて乾燥し、さらに800℃にて焼成したとこ
ろ、該針状結晶粒子はTiO2分99.1%、比表面積4.2m2
/gの酸化チタンとなつており、結晶形はルチル形であ
つた。この間、結晶粒子は硫酸チタニルの結晶晶出時の
形骸を殆ど保持したままであつた。このものの電子顕微
鏡写真を図3に示した。
【0021】比較例1 実施例3と同様にして得られた硫酸チタニルの針状結晶
粒子をエチルアルコールにて洗浄後200℃にて乾燥、更
に800℃にて焼成したところ、多量のSO2ガスを発生し
た後、針状酸化チタンが得られたが、一部は粉状化し、
また折れたものも多かつた。このものの電子顕微鏡写真
を図4に示した。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、硫酸チタニルの針状結
晶粒子をアルカリ水溶液と接触させるという極めて簡単
な工程で針状含水酸化チタンを、さらには該針状含水酸
化チタンを焼成することにより針状酸化チタンを製造で
き、その粒度は用途に合わせ、硫酸チタニルの結晶の晶
出条件を変えることにより調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1により得られた針状含水酸
化チタンの粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図2】 本発明の実施例2により得られた針状酸化チ
タンの粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図3】 本発明の実施例3により得られた針状酸化チ
タンの粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。
【図4】 本発明の比較例1により得られた針状酸化チ
タンの粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】本発明において針状含水酸化チタンは上述
した硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ水溶液と接
触させることにより得られる。ここでいうアルカリ水溶
液としては、アンモニア水、水酸化アルカリ、炭酸アル
カリ、炭酸アンモニウム等の水溶液を例示できる。水酸
化アルカリとしては例えばNaOH、KOH、Ca(OH)
2、Sr(OH)2、Ba(OH)2を、炭酸アルカリとして
は、例えばNa2CO3、K2CO3を例示することができ
る。この場合、Ba化合物を用いたときは硫酸チタニル
との反応により副生したBaSO4が含水酸化チタンと分
離困難であり、生成物にBaSO4が共存するが、本発明
ではこのようなものも包含する。Ba化合物以外のアル
カリ化合物を使用したときは含水酸化チタンと分離でき
るので生成物を含水酸化チタンとして単離できるが、勿
論対応する硫酸アルカリと共存したものも本発明では包
含する。このようなアルカリ水溶液と硫酸チタニルの針
状結晶粒子を接触させると、該結晶粒子の形骸を保持し
たまま含水酸化チタンが生成する。含水酸化チタンが生
成する際のpHは3.0以上、好ましくは7.0〜10.0となる
ように調整する。pHが3.0より低い場合にはSO3分が
残つたり、もともと溶解度の高い硫酸チタニルの結晶故
に、処理中に溶解したりする。また、逆にpHが10.0よ
り高い場合にはアルカリ金属イオン、アンモニウムイオ
ンの吸着による不純物の増加、さらには生成した含水酸
化チタンの溶解も生ずる。また、硫酸チタニルの結晶に
対し、少なくとも重量比にて1000倍以上の多量の水にて
処理することによつても目的は達せられるが経済的でな
い。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】実施例4 実施例3と同様にして得られた硫酸チタニルの針状結晶
粒子を水酸化ナトリウム水溶液と接触させ、pHが一定
になるまで放置した。このときのpHは4.0であつた。そ
の後、水で洗浄し250℃にて乾燥し、さらに800℃にて焼
成したところ、該針状結晶粒子はTiO2分98.8%、比表
面積3.5m2/gの酸化チタンとなつており、結晶形はルチ
ル形であつた。この間、結晶粒子は硫酸チタニルの結晶
晶出時の形骸を殆ど保持したままであつた。 実施例5 実施例3と同様にして得られた硫酸チタニルの針状結晶
粒子を水酸化カルシウム水溶液と接触させ、pHが一定
になるまで放置した。このときのpHは7.3であつた。そ
の後、水で洗浄し250℃にて乾燥し、さらに800℃にて焼
成したところ、該針状結晶粒子はTiO2分98.7%、比表
面積3.7m2/gの酸化チタンとなつており、結晶形はルチ
ル形であつた。この間、結晶粒子は硫酸チタニルの結晶
晶出時の形骸を殆ど保持したままであつた。 比較例1 実施例3と同様にして得られた硫酸チタニルの針状結晶
粒子をエチルアルコールにて洗浄後200℃にて乾燥、更
に800℃にて焼成したところ、多量のSO2ガスを発生し
た後、針状酸化チタンが得られたが、一部は粉状化し、
また折れたものも多かつた。このものの電子顕微鏡写真
を図4に示した。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ
    水溶液と接触させることを特徴とする針状含水酸化チタ
    ンの製造方法。
  2. 【請求項2】 硫酸チタニルの針状結晶粒子をアルカリ
    水溶液と接触させ、得られた針状含水酸化チタンを乾
    燥、焼成することを特徴とする針状酸化チタンの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 針状含水酸化チタンを洗浄して可溶性塩
    類を除去した後、乾燥、焼成する請求項2の針状酸化チ
    タンの製造方法。
  4. 【請求項4】 TiO2濃度が5〜270g/l、硫酸濃度が3
    00g/l以上である硫酸チタニル水溶液を加熱することに
    より晶出する硫酸チタニルの針状結晶粒子を用いる請求
    項1の針状含水酸化チタンの製造方法。
  5. 【請求項5】 TiO2濃度が5〜270g/l、硫酸濃度が3
    00g/l以上である硫酸チタニル水溶液を加熱することに
    より晶出する硫酸チタニルの針状結晶粒子を用いる請求
    項2又は3の針状酸化チタンの製造方法。
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