JPH0791066B2 - Method for producing titanium oxide fine particles - Google Patents

Method for producing titanium oxide fine particles

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JPH0791066B2
JPH0791066B2 JP29258087A JP29258087A JPH0791066B2 JP H0791066 B2 JPH0791066 B2 JP H0791066B2 JP 29258087 A JP29258087 A JP 29258087A JP 29258087 A JP29258087 A JP 29258087A JP H0791066 B2 JPH0791066 B2 JP H0791066B2
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fine particles
oxide fine
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titanium
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化チタン微粒子の製造方法に関し、特に単
分散で真球度の高い酸化チタン微粒子を、高い生産性で
製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing titanium oxide fine particles, and more particularly to a method for producing monodispersed titanium oxide fine particles having high sphericity with high productivity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、単分散で真球度の高いサブミクロンオーダーの酸
化チタン微粒子を製造する方法として、本発明者らは、
先に、アルコール中におけるチタンアルコキシドの加水
分解反応において、反応開始時における反応溶液中のチ
タンアルコキシドの濃度を0.2mol/以下に、水の量を
チタンアルコキシドの加水分解に要する当量以下に制御
し、酸化チタンのコロイド粒子が生成した段階で、反応
溶液全量の0.5重量倍以上のアルコールを添加し、次い
で反応溶液を撹拌し、酸化チタン微粒子を成長させるこ
とにより、単分散で真球度の高い酸化チタン微粒子を製
造する方法を提案した。(特開昭62−91418号)。
Conventionally, as a method for producing monodisperse titanium oxide fine particles with high sphericity and submicron order, the present inventors have
First, in the hydrolysis reaction of titanium alkoxide in alcohol, the concentration of titanium alkoxide in the reaction solution at the start of the reaction to 0.2 mol / or less, the amount of water is controlled to the equivalent or less required for the hydrolysis of titanium alkoxide, When colloidal particles of titanium oxide are formed, 0.5 weight times or more of the total amount of the reaction solution is added to the alcohol, and then the reaction solution is stirred to grow fine particles of titanium oxide, which results in monodisperse and highly sphericity oxidation. A method for producing titanium fine particles was proposed. (JP-A-62-91418).

本発明者らは、さらに上記方法における酸化チタン微粒
子の収率を改善するために、水の含有量が3g/以下で
あるアルコールにチタンアルコキシドを濃度1.2mol/
以下に溶解し、 得られたチタンアルコキシド溶液に、該チタンアルコキ
シドの加水分解に要する当量以下の水を濃度100g/以
下で含有する水のアルコール溶液を添加して加水分解を
開始せしめ、 酸化チタンのコロイド粒子が生成した段階で、水の濃度
が2〜10g/である水のアルコール溶液を反応溶液全量
の0.5重量倍以上添加し、 次いで前記生成した酸化チタン微粒子を成長させること
からなる酸化チタン微粒子の製造方法を提案した(特開
昭62−226814号)。
In order to further improve the yield of titanium oxide fine particles in the above method, the present inventors have a titanium alkoxide concentration of 1.2 mol / in alcohol having a water content of 3 g / or less.
Dissolved in the following, to the resulting titanium alkoxide solution, to start the hydrolysis by adding an alcohol solution of water containing an equivalent amount of water required for the hydrolysis of the titanium alkoxide at a concentration of 100 g / or less, to start the hydrolysis of titanium oxide. When the colloidal particles are produced, an alcohol solution of water having a water concentration of 2 to 10 g / is added in an amount of 0.5 times by weight or more of the total amount of the reaction solution, and then the produced titanium oxide fine particles are grown. Has been proposed (JP-A-62-226814).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記2つの方法は、いずれもチタンアルコキシドの加水
分解を極めて希薄な系で行う方法であるため、工業的採
算性を高めるためには使用後の溶媒アルコールを繰り返
し使用する必要がある。アルコールの繰り返し使用を行
うためには、脱水処理が不可欠であった。しかし、アル
コールの脱水処理には、Na、Mg等の金属、シリカゲル、
ゼオライト等の吸水剤などの使用又は精留操作が必要で
あるため、酸化チタン微粒子の製造工程の煩雑化ととも
に、生産性、経済性を低下させる原因となっていた。
Both of the above two methods are methods in which the hydrolysis of the titanium alkoxide is performed in an extremely dilute system, and therefore it is necessary to repeatedly use the solvent alcohol after use in order to improve the industrial profitability. Dehydration was essential for repeated use of alcohol. However, for dehydration of alcohol, metals such as Na and Mg, silica gel,
Since the use of a water absorbing agent such as zeolite or the like or the rectification operation is required, it has been a cause of complicating the production process of the titanium oxide fine particles and reducing productivity and economic efficiency.

そこで本発明の目的は、使用後のアルコールの脱水処理
が不要で、そのまま再使用でき、そのため、簡便で高い
生産性及び経済性で、単分散で真球度の高いサブミクロ
ンオーダーの酸化チタン微粒子を製造し得る方法を提供
することにある。
Therefore, the object of the present invention is that the dehydration treatment of the alcohol after use is not necessary and the alcohol can be reused as it is. Therefore, it is simple and highly productive and economical, and it is monodisperse and has high sphericity. It is to provide a method capable of manufacturing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、上記問題点を解決するものとして、水の含有
量が3g/以下のアルコールにチタンアルコキシドを濃
度2〜5mol/に溶解して得られた溶液と、水の濃度が6
g/以下の含水アルコールとを、全体の水/チタンのモ
ル比が2.5以下となるように混合し、 反応溶液が白濁した段階で、水の濃度が5g/以下の含
水アルコールを反応溶液全量の0.5重量倍以上でかつ全
体の水/チタンのモル比が4.4以下となるように添加
し、 次いで、前記白濁により生成した酸化チタン微粒子を成
長させる工程を有する酸化チタン微粒子の製造方法を提
供するものである。
The present invention, as a solution to the above problems, a solution obtained by dissolving titanium alkoxide in an alcohol having a water content of 3 g / or less in a concentration of 2 to 5 mol /, and a water concentration of 6
Mix hydrous alcohol with g / or less so that the total water / titanium molar ratio is 2.5 or less, and when the reaction solution becomes cloudy, add hydrous alcohol with water concentration of 5 g / or less to the total amount of the reaction solution. A method for producing fine titanium oxide particles, which comprises the steps of adding 0.5 times by weight or more and making the total water / titanium molar ratio 4.4 or less, and then growing the fine titanium oxide particles produced by the cloudiness. Is.

本発明の方法によれば、一定量の酸化チタン微粒子の核
が生成した後は、それらを核とする粒成長のみが促進さ
れ、後続の核生成が抑制される結果、単分散性の高いチ
タン酸化物微粒子が得られる。
According to the method of the present invention, after the nucleation of a certain amount of titanium oxide fine particles is generated, only the grain growth with these nuclei as the nuclei is promoted, and the subsequent nucleation is suppressed. Fine oxide particles are obtained.

なお、ここで得られる酸化チタンは一般に水和物である
が、本明細書では、単に「酸化チタン」と称する。
The titanium oxide obtained here is generally a hydrate, but is simply referred to as “titanium oxide” in the present specification.

本発明の方法の第1の工程において用いられるチタンア
ルコキシド溶液は、原料であるチタンアルコキシドを水
の含有量が3g/以下のアルコールを溶媒として2〜5mo
l/、好ましくは3.5〜4.5mol/の濃度に溶解して調製
する。
The titanium alkoxide solution used in the first step of the method of the present invention contains titanium alkoxide as a raw material in an amount of 2 to 5 mol using an alcohol having a water content of 3 g / or less as a solvent.
It is prepared by dissolving in a concentration of 1 /, preferably 3.5 to 4.5 mol /.

ここで用いられるチタンアルコキシドとしては、例え
ば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンプロ
ポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド
等、好ましくはチタンエトキシド、チタンプロポキシ
ド、チタンブトキシドが挙げられる。また溶媒として用
いられるアルコールは、チタンアルコキシドの良溶媒で
あり、かつ水と相溶性を有するものが適しており、具体
例としては、メタノール、エタノール、メタノール変性
アルコール(エタノール−メタノールの9:1混合物)、
プロパノール等、好ましくはエタノールを挙げることが
できる。
Examples of the titanium alkoxide used here include titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium propoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide, etc., preferably titanium ethoxide, titanium propoxide, titanium butoxide. Alcohol used as a solvent is a good solvent of titanium alkoxide, and those having compatibility with water are suitable, and specific examples include methanol, ethanol, and methanol denatured alcohol (9: 1 mixture of ethanol-methanol). ),
Propanol and the like, preferably ethanol can be mentioned.

上記アルコールは、水の含有量が、3g/以下、好まし
くは2g/以下のものを用いる。水の含有量が3g/を超
えると原料であるチタンアルコキシドをアルコールに溶
解直後から急激なチタンアルコキシドの加水分解反応が
生起し、酸化チタン微粒子の核生成と粒子成長を制御す
ることが困難となるため、単分散性の高い酸化チタン微
粒子を得ることができない。
The alcohol used has a water content of 3 g / or less, preferably 2 g / or less. When the content of water exceeds 3 g /, a rapid hydrolysis reaction of titanium alkoxide occurs immediately after the raw material titanium alkoxide is dissolved in alcohol, and it becomes difficult to control the nucleation and particle growth of titanium oxide fine particles. Therefore, titanium oxide fine particles having high monodispersity cannot be obtained.

前記チタンアルコキシドの濃度が2mol/未満であると
チタンアルコキシドの加水分解反応における反応生成物
の濃度が低くなり過ぎるため、またチタンアルコキシド
の濃度が5mol/を超えると、チタンアルコキシドの加
水分解反応における反応生成物の濃度が高くなり過ぎる
ため、酸化チタン微粒子の核生成と粒成長を制御するこ
とが困難となり、単分散性の高い酸化チタン微粒子を得
ることができない。
Since the concentration of the reaction product in the hydrolysis reaction of the titanium alkoxide is too low when the concentration of the titanium alkoxide is less than 2 mol /, when the concentration of the titanium alkoxide exceeds 5 mol /, the reaction in the hydrolysis reaction of the titanium alkoxide Since the concentration of the product becomes too high, it becomes difficult to control the nucleation and grain growth of titanium oxide fine particles, and it is not possible to obtain titanium oxide fine particles having high monodispersity.

本発明の第1の工程においては、上記のようにして得ら
れたチタンアルコキシドのアルコール溶液と、水の濃度
が6g/以下の含水アルコールとを、全体の水/チタン
(H2O/Ti)のモル比が2.5以下、好ましくは1.8〜2.2と
なるように混合して、加水分解反応を開始させる。
In the first step of the present invention, the total amount of water / titanium (H 2 O / Ti) is obtained by mixing the titanium alkoxide alcohol solution obtained as described above and a hydrous alcohol having a water concentration of 6 g / or less. The mixture is mixed so that the molar ratio thereof is 2.5 or less, preferably 1.8 to 2.2, and the hydrolysis reaction is started.

ここで、全体のH2O/Tiのモル比とは、混合されたチタン
アルコキシドのアルコール溶液中の水と含水アルコール
中の水との合計モル数の、用いられたチタンアルコキシ
ドのモル数に対する比をいう。
Here, the overall H 2 O / Ti molar ratio is the ratio of the total number of moles of water in the alcohol solution of the mixed titanium alkoxide and water in the hydrous alcohol to the number of moles of the titanium alkoxide used. Say.

上記の含水アルコールは、水の濃度が6g/以下、好ま
しくは4.5〜5.5g/のものである。含水アルコール中の
水の濃度が6g/を超えたり、全体のH2O/Tiのモル比が
2.5を超えると、加水分解反応における反応生成物の濃
度が高くなり過ぎるため、得られる酸化チタン微粒子の
粒径の均一性が低下し、単分散性の高い酸化チタン微粒
子を得ることができない。またチタンアルコキシドの加
水分解に必要な水の量が少な過ぎると、収率が低くなる
とともに加水分解による核生成に時間がかかり、不均一
な核生成となり、反応生成物の単分散性が損なわれ易く
なり、好ましくない。
The water-containing alcohol has a water concentration of 6 g / or less, preferably 4.5 to 5.5 g /. The concentration of water in hydrous alcohol exceeds 6 g /, and the total H 2 O / Ti molar ratio is
When it exceeds 2.5, the concentration of the reaction product in the hydrolysis reaction becomes too high, so that the uniformity of the particle diameter of the obtained titanium oxide fine particles is deteriorated, and the titanium oxide fine particles having high monodispersity cannot be obtained. If the amount of water required for the hydrolysis of the titanium alkoxide is too small, the yield will be low and the nucleation by hydrolysis will take time, resulting in non-uniform nucleation and impairing the monodispersity of the reaction product. It becomes easy and not preferable.

次に、第2の工程として、上記の加水分解反応の進行に
よって酸化チタンコロイド粒子が生成し該粒子の成長に
伴って白濁が生じた段階で水の濃度が5g/以下、好ま
しくは2.5〜3.5g/の含水アルコールを添加し、反応溶
液を希釈して、核生成を抑制し、粒成長を促進させる。
反応溶液を希釈するために添加する上記含水アルコール
中の水の濃度が5g/を超えると、酸化チタン微粒子を
固液分離して回収されるアルコール中の水の含有量が3g
/を超え、この回収アルコールを本発明の方法に再使
用するためには、脱水処理する必要があり、工程の簡便
化を達成できず、経済性および生産性の点でも不利であ
る。また5g/を超えると生成する酸化チタン微粒子が
凝集し、該微粒子の粒径分布が多分散になるおそれが大
きい。水の濃度が低過ぎると、酸化チタン微粒子の収率
が低くなり、好ましくない。なお、添加する含水アルコ
ールは、溶液を希釈するためのものであり、上記加水分
解に関して例示のものを用いることができるが、加水分
解時に用いたアルコールと異なるものでも差し支えな
い。
Next, in the second step, the titanium oxide colloidal particles are produced by the progress of the above-mentioned hydrolysis reaction, and when the particles become cloudy, the concentration of water is 5 g / or less, preferably 2.5 to 3.5. The reaction solution is diluted by adding g / hydrous alcohol to suppress nucleation and promote grain growth.
When the concentration of water in the hydrous alcohol added to dilute the reaction solution exceeds 5 g /, the content of water in the alcohol recovered by solid-liquid separation of titanium oxide fine particles is 3 g.
In order to reuse the recovered alcohol in the method of the present invention in excess of /, dehydration treatment is required, which makes it impossible to achieve simplification of the process and is disadvantageous in terms of economy and productivity. On the other hand, if it exceeds 5 g / titanium oxide fine particles are aggregated and the particle size distribution of the fine particles is likely to be polydispersed. If the concentration of water is too low, the yield of titanium oxide fine particles will be low, which is not preferable. The hydroalcohol to be added is for diluting the solution, and those exemplified for the above-mentioned hydrolysis can be used, but it may be different from the alcohol used at the time of hydrolysis.

通常、先の第1工程におけるチタンアルコキシドのアル
コール溶液と含水アルコールとの混合後、室温で数十秒
程度経過すると酸化チタン微粒子による白濁が認められ
る。この白濁は、加水分解により生成したTi(OH)
濃度が臨界飽和点を超え、Ti(OH)が核生成の前駆体
となって縮合反応により酸化チタンの核を形成してコロ
イド粒子になり成長して視認できる程度に至ったものと
考えられる。従って、この第2工程で含水アルコールを
添加するまでの時間を適当に選定することによって核の
生成数を制御し、それらの核だけを成長させることによ
って任意の粒径の酸化チタン微粒子を製造することが可
能である。
Usually, after mixing the alcoholic solution of titanium alkoxide and the hydrous alcohol in the first step described above, white turbidity due to titanium oxide fine particles is observed when several tens of seconds have passed at room temperature. This cloudiness is due to the fact that the concentration of Ti (OH) 4 produced by hydrolysis exceeds the critical saturation point and Ti (OH) 4 becomes a precursor for nucleation to form titanium oxide nuclei by a condensation reaction and colloid particles. It is thought that it grew and became visible to the extent that it became. Therefore, by appropriately selecting the time until the addition of the hydroalcohol in the second step, the number of nuclei formed is controlled, and only those nuclei are grown to produce titanium oxide fine particles having an arbitrary particle size. It is possible.

前記含水アルコールは、反応溶液全量の0.5重量倍量以
上必要で、好ましくは0.8〜1.5重量倍量であり、全体の
H2O/Tiのモル比が4.4以下、好ましくは3.0〜4.0となる
ように添加される。なお、ここでいう全体のH2O/Tiのモ
ル比とは、第1工程及び第2工程で使用されたアルコー
ルおよび含水アルコール中の水の合計モル数の、用いら
れた原料チタンアルコキシドのモル数に対する比をい
う。
The hydroalcohol is required to be 0.5 times by weight or more of the total amount of the reaction solution, preferably 0.8 to 1.5 times by weight.
The H 2 O / Ti molar ratio is 4.4 or less, preferably 3.0 to 4.0. The total molar ratio of H 2 O / Ti as used herein means the moles of the raw material titanium alkoxide used in the total moles of water in the alcohol and hydrous alcohol used in the first step and the second step. A ratio to a number.

この含水アルコールの添加によって後続の酸化チタンを
核生成が抑制されて、得られる粒子は単分散性の高いも
のとなる。含水アルコールの添加量が0.5重量倍量未満
であると、得られる粒子は単分散性の低いものとなる。
これは、生成するTi(OH)の濃度が再び、臨界飽和点
以上となってコロイド粒子の析出が再開され、より微小
な粒子が混在することになるためと考えられる。また全
体のH2O/Tiのモル比が4.4を超えると、得られる酸化チ
タン微粒子が多分散となり易い。
The addition of this hydroalcohol suppresses the subsequent nucleation of titanium oxide, and the obtained particles have high monodispersity. When the amount of the hydrous alcohol added is less than 0.5 times by weight, the particles obtained have low monodispersity.
It is considered that this is because the concentration of Ti (OH) 4 produced again reached the critical saturation point or higher and the precipitation of colloidal particles was restarted, resulting in the inclusion of finer particles. When the total H 2 O / Ti molar ratio exceeds 4.4, the resulting titanium oxide fine particles are likely to be polydispersed.

本発明の方法では、次に、前記含水アルコールの添加に
よってコロイド粒子の新たな核生成を停止させたのち、
好ましくは溶液を撹拌しながら、粒成長を行わせる。こ
の撹拌は、加水分解によって生成した核を溶液全体に均
一に分散せしめて粒子の凝集を防ぐための操作であり、
また核を新鮮なTi(OH)溶液と接触させて新球状の粒
成長を促すために行われる。撹拌方法は特に制限され
ず、例えば通常のプロペラ型撹拌機によってもよいし、
超音波によって行ってもよい。
In the method of the present invention, next, after stopping the new nucleation of colloidal particles by adding the hydrous alcohol,
Grain growth is preferably carried out while stirring the solution. This stirring is an operation for uniformly aggregating the nuclei generated by hydrolysis throughout the solution to prevent agglomeration of particles,
It is also performed by bringing the nuclei into contact with a fresh Ti (OH) 4 solution to promote neospherical grain growth. The stirring method is not particularly limited, and may be, for example, an ordinary propeller-type stirrer,
It may be performed by ultrasonic waves.

酸化チタンの粒成長速度は、含水アルコールを添加した
後ある時間までは早いが、粒子の成長と共に緩慢とな
る。従ってその時間を適当に選択することによっても粒
径の異なる酸化チタン微粒子を得ることができ、粒径を
サブミクロンオーダーで制御することも容易である。
The particle growth rate of titanium oxide is high until a certain time after the addition of the hydroalcohol, but becomes slower as the particles grow. Therefore, titanium oxide fine particles having different particle diameters can be obtained by appropriately selecting the time, and it is easy to control the particle diameter in the submicron order.

このようにして得られる所望の粒径の酸化チタン微粒子
は、その凝集を防止するために、例えば、アンモニア
水、界面活性剤などの希釈溶液中で超音波によって分散
処理したのち、遠心分離などによって固液分離して回収
し、これを適当な方法で乾燥することにより真球度と単
分散性が高い酸化チタン微粒子の粉末を得ることができ
る。
The titanium oxide fine particles having a desired particle size thus obtained are dispersed by ultrasonic waves in a dilute solution of ammonia water, a surfactant, or the like in order to prevent the particles from aggregating, followed by centrifugation or the like. Solid-liquid separation is carried out, and the particles are collected and dried by an appropriate method to obtain titanium oxide fine particles having high sphericity and monodispersity.

以上の様に、本発明の方法を経た後に回収されるアルコ
ールは、水の含有量が3g/以下であり、脱水処理をし
なくても本発明の工程でそのまま再使用することができ
る。
As described above, the alcohol recovered after the method of the present invention has a water content of 3 g / or less, and can be reused as it is in the process of the present invention without dehydration treatment.

本発明の方法によって得られる酸化チタン微粒子は、非
晶質の水和物で、通常400℃付近で結晶化するが、必要
に応じて40℃以上の水中で分散処理した後加熱処理する
と、比較的低温でも単分散性および真球度を維持したま
ま結晶質の酸化チタン微粒子を得ることができる。例え
ば40℃での分散処理によると120℃の加熱で結晶化、60
℃以上での分散処理では80℃でも結晶化する。加熱処理
により結晶化すると酸化チタン微粒子は多孔質となる
が、あまり高温度では細孔が融着して緻密な粒子とな
る。従って、この加熱処理の条件は酸化チタンの用途に
よって使い分けるのが好ましい。
The titanium oxide fine particles obtained by the method of the present invention are amorphous hydrates and usually crystallize at around 400 ° C., but if necessary, after dispersion treatment in water at 40 ° C. or higher and heat treatment, It is possible to obtain crystalline titanium oxide fine particles while maintaining monodispersibility and sphericity even at extremely low temperatures. For example, according to the dispersion treatment at 40 ℃, crystallization by heating at 120 ℃, 60
Crystallization occurs even at 80 ° C when dispersed at temperatures above ℃. When crystallized by heat treatment, the titanium oxide fine particles become porous, but at too high a temperature, the pores are fused and become fine particles. Therefore, it is preferable to properly use the conditions of this heat treatment depending on the use of titanium oxide.

分散処理の方法は特に限定されず、例えば撹拌機によっ
ても良いし、超音波によって行っても良い。この分散処
理は、酸化チタン微粒子が水中に充分に分散される程度
の時間行えばよく、特に限定されない。
The method of dispersion treatment is not particularly limited, and may be, for example, a stirrer or ultrasonic waves. This dispersion treatment may be carried out for a time such that the titanium oxide fine particles are sufficiently dispersed in water, and is not particularly limited.

加熱処理の雰囲気は特に限定されず、例えば空気中、酸
素中などのいずれの雰囲気であってもよい。
The atmosphere for the heat treatment is not particularly limited, and may be any atmosphere such as air or oxygen.

このようにして得られた真球度と単分散性の高い、サブ
ミクロンオーダーの酸化チタン微粒子は、焼結セラミッ
クスの原料粉末として最適であるため、エレクトロニク
ス材料、例えばチタン酸バリウム(BaTiO3)、ジルコン
酸チタン酸鉛(PZT)などの原料酸化チタンとして有用
である。
The thus obtained sphericity and high monodispersity, the submicron-order titanium oxide fine particles are optimal as a raw material powder for sintered ceramics, and therefore, an electronic material such as barium titanate (BaTiO 3 ), It is useful as a raw material titanium oxide such as lead zirconate titanate (PZT).

また、単分散性の高い微粒子粉末であることを生かして
顔料、塗料、触媒担体、宝石などの原料として最適であ
る。さらに化粧品として使用したときは、真球度と単分
散性の高い微粒子であるため、ノビの良い化粧品を得易
い。また本発明の方法で得られる酸化チタン微粒子の比
表面積が100〜150m2/gであるため、粒子径が100〜150A
と推察できる。これは皮膚の紫外線防御に最適とされる
粒子径であり、日焼け止めクリーム、ファンデーション
などの化粧品の原料としても好適に使用することができ
る。
Moreover, it is optimal as a raw material for pigments, paints, catalyst carriers, gems, etc., because it is a fine particle powder with high monodispersity. Further, when it is used as a cosmetic product, since it is a fine particle having a high sphericity and a high monodispersity, it is easy to obtain a cosmetic product with a good rust. Further, since the specific surface area of the titanium oxide fine particles obtained by the method of the present invention is 100 to 150 m 2 / g, the particle diameter is 100 to 150 A.
Can be inferred. This has a particle size most suitable for protecting the skin from ultraviolet rays, and can be suitably used as a raw material for cosmetics such as sunscreen cream and foundation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1〜5、比較例1〜2 チタンイソプロポキシドTi(OC3H7を4.0mol/の濃
度に溶解したエタノール(含水量2.0g/)(A液)25m
lを、水の濃度が4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.2及び6.5
g/である含水エタノール(B液)700mlのそれぞれに
添加した。
Examples 1-5, Comparative Examples 1-2 Titanium isopropoxide Ti (OC 3 H 7) 4 ethanol dissolved in a concentration of 4.0 mol / (water content 2.0 g /) (A solution) 25 m
l for water concentrations of 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.2 and 6.5
It was added to each 700 ml of water-containing ethanol (solution B) having g /.

添加後、30〜90秒経過したとき、各溶液が白濁した。When 30 to 90 seconds had passed after the addition, each solution became cloudy.

この白濁を視認した後、直ちに、水の濃度が3.0g/で
あるエタノール(C液)750mlを各溶液に添加し、溶液
を撹拌して酸化チタン微粒子の粒成長を行わせた。約2
時間経過後、反応溶液を遠心分離機にかけて酸化チタン
微粒子とアルコールとを固液分離した。
Immediately after visually confirming this white turbidity, 750 ml of ethanol (solution C) having a water concentration of 3.0 g / was added to each solution, and the solutions were stirred to grow titanium oxide fine particles. About 2
After a lapse of time, the reaction solution was subjected to a centrifugal separator to perform solid-liquid separation of titanium oxide fine particles and alcohol.

得られた微粒子をpH10.5のアンモニア水中、常温で、15
分間超音波分散させたのち、再び遠心分離した。この分
散処理を3回繰り返し、処理液をデカンテーションした
後、80℃で16時間真空乾燥した。
The obtained fine particles are stored in ammonia water at pH 10.5 at room temperature for 15
After ultrasonically dispersing for a minute, the mixture was centrifuged again. This dispersion treatment was repeated 3 times, the treatment liquid was decanted, and then vacuum dried at 80 ° C. for 16 hours.

得られた酸化チタン微粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)
写真を撮影し、真球度、単分散性および粒径を、下記の
基準で評価した。
Scanning electron microscope (SEM) of the obtained titanium oxide fine particles
A photograph was taken, and sphericity, monodispersity and particle size were evaluated according to the following criteria.

(1) 真球度 I:極めて高い。(1) Roundness I: Extremely high.

II:高い。II: High.

III:低い。III: Low.

(2) 粒径の測定法 SEM写真によりランダムに50個の粒子の粒径を測定し、
それらの平均粒径のまわりに40個の粒子が含まれる粒径
の範囲を求める。
(2) Particle size measurement method The particle size of 50 particles is randomly measured by SEM photograph,
A range of particle diameters in which 40 particles are included around the average particle diameters is obtained.

(3) 単分散性 単分散:測定全粒子の70%以上の粒子が、モード径の±
20%以内に含まれる。
(3) Monodispersity Monodispersion: 70% or more of all measured particles have a mode diameter of ±
Included within 20%.

ほぼ単分散:測定全粒子の50〜70%の粒子が、モード径
の±20%以内に含まれる。
Almost monodisperse: 50 to 70% of all measured particles are contained within ± 20% of the mode diameter.

多分散:測定全粒子の50%未満の粒子が、モード径の±
20%以内に含まれる。
Polydispersity: Less than 50% of all measured particles have a mode diameter of ±
Included within 20%.

また、上記酸化チタン微粒子の乾燥粉末は、X線回折に
よって非晶質であることがわかった。さらに示差熱分析
(DTA−TG)、X線回折及びSEM観察によって、該微粒子
は、その粒子形状を変えないで、400℃付近で結晶化し
てアナターゼ型の酸化チタンに変化すること、この時の
重量減少はすべて脱水によるものと考えられるので、乾
燥粉末は、TiO2・1.5H2Oで表される水和物であることが
わかった。この知見に基づいて、原料アルコキシドに対
する酸化チタン微粒子の収率を計算した。
Further, it was found by X-ray diffraction that the dry powder of the titanium oxide fine particles was amorphous. Further, by differential thermal analysis (DTA-TG), X-ray diffraction and SEM observation, the fine particles were crystallized at around 400 ° C. and converted into anatase-type titanium oxide without changing the particle shape. It was found that the dry powder was a hydrate represented by TiO 2 .1.5H 2 O, because all the weight loss was thought to be due to dehydration. Based on this finding, the yield of titanium oxide fine particles with respect to the raw material alkoxide was calculated.

さらに、上記固液分離によって得られたアルコールを、
単蒸留し、未反応チタンアルコキシド(反応中間体を含
む)と分離した後、カールフィシャー法により水の含有
量を測定した。
Further, the alcohol obtained by the solid-liquid separation,
After simple distillation to separate unreacted titanium alkoxide (including a reaction intermediate), the water content was measured by the Karl Fischer method.

以上の結果を表1に示す。The above results are shown in Table 1.

実施例6〜9、比較例3〜4 B液として水の濃度が5.0g/の含水エタノール700mlの
みを使用し、C液として水の濃度がそれぞれ2.5、3.5、
4.0、4.5、5.2及び6.0g/であるエタノール750mlを使
用した以外は、実施例1と同様にして、酸化チタン微粒
子を製造し、得られた酸化チタン微粒子の真球度、単分
散性、粒径及び収率、並びに回収アルコール中の水の含
有量を測定した。
Examples 6 to 9 and Comparative Examples 3 to 4 As the liquid B, only 700 ml of hydrous ethanol having a water concentration of 5.0 g / was used, and as the liquid C, the water concentrations were 2.5 and 3.5, respectively.
Titanium oxide fine particles were produced in the same manner as in Example 1 except that 750 ml of ethanol, which was 4.0, 4.5, 5.2, and 6.0 g /, was used. The diameter and yield and the content of water in the recovered alcohol were measured.

結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

表1に示す実施例1〜5及び比較例1〜2の結果を比較
してみると、加水分解に用いる含水アルコール(B液)
中の水の濃度が6g/を超えると、得られる酸化チタン
微粒子の真球度および単分散性が低下し、また加水分解
反応の開始時における全体のH2O/Tiのモル比が2.5を超
えると酸化チタン微粒子が多分散となることがわかる。
また実施例6〜9及び比較例3〜4の結果より、酸化チ
タン微粒子の核生成を抑制するために添加される含水ア
ルコール中の水の濃度が5g/を超えると、得られる酸
化チタン微粒子の真球度および単分散性が共に低下し、
さらに比較例4の結果より、含水アルコールの添加時の
全体のH2O/Tiのモル比が4.4を超えると得られる酸化チ
タン微粒子が多分散になることがわかる。
Comparing the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 shown in Table 1, the hydroalcohol used for hydrolysis (liquid B)
If the concentration of water in the mixture exceeds 6 g /, the sphericity and monodispersity of the titanium oxide fine particles obtained will decrease, and the overall H 2 O / Ti molar ratio at the start of the hydrolysis reaction will be 2.5. It can be seen that the titanium oxide fine particles become polydispersed when the amount exceeds the limit.
Further, from the results of Examples 6 to 9 and Comparative Examples 3 to 4, when the concentration of water in the hydrous alcohol added for suppressing the nucleation of titanium oxide fine particles exceeds 5 g /, the titanium oxide fine particles obtained are Both sphericity and monodispersity decrease,
Furthermore, from the results of Comparative Example 4, it is found that the titanium oxide fine particles obtained are polydispersed when the total molar ratio of H 2 O / Ti at the time of adding the hydrous alcohol exceeds 4.4.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の方法においては、酸化チタン微粒子の製造後に
回収されるアルコールを、脱水などの再生処理を行うこ
となく、そのまま本発明の工程で再使用することができ
る。従って、真球度と単分散性の高い、粒径がサブミク
ロンオーダーの酸化チタン微粒子を高生産性かつ高収率
で製造することができ、本発明方法は工業的実用性の高
い製造方法である。
In the method of the present invention, the alcohol recovered after the production of the titanium oxide fine particles can be reused as it is in the step of the present invention without performing a regeneration treatment such as dehydration. Therefore, it is possible to produce titanium oxide fine particles having a high sphericity and a high degree of monodispersity and a particle size of submicron order with high productivity and high yield, and the method of the present invention is a production method having high industrial practicality. is there.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水の含有量が3g/以下のアルコールにチ
タンアルコキシドを濃度2〜5mol/に溶解して得られ
た溶液と、水の濃度が6g/以下の含水アルコールと
を、全体の水/チタンのモル比が2.5以下となるように
混合し、 反応溶液が白濁した段階で、水の濃度が5g/以下の含
水アルコールを反応溶液全量の0.5重量倍以上でかつ全
体の水/チタンのモル比が4.4以下となるように添加
し、 次いで、前記白濁により生成した酸化チタン微粒子を成
長させる工程を有する酸化チタン微粒子の製造方法。
1. A solution obtained by dissolving a titanium alkoxide in an alcohol having a water content of 3 g / or less at a concentration of 2 to 5 mol /, and a hydrous alcohol having a water concentration of 6 g / or less, as a whole. When the reaction solution becomes turbid, the hydrous alcohol containing water at a concentration of 5 g / or less than 0.5 weight times the total amount of the reaction solution and more than the total amount of water / titanium is mixed. A method for producing titanium oxide fine particles, which comprises the steps of adding so that the molar ratio is 4.4 or less, and then growing the titanium oxide fine particles generated by the cloudiness.
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の酸化チタン微
粒子の製造方法であって、前記生成した酸化チタン微粒
子を成長させて得られた非晶質の酸化チタン微粒子を40
℃以上の水中で分散処理し、次いで加熱処理する工程を
有する製造方法。
2. The method for producing titanium oxide fine particles according to claim 1, wherein amorphous titanium oxide fine particles obtained by growing the produced titanium oxide fine particles are used.
A production method comprising a step of performing dispersion treatment in water at a temperature of ℃ or higher, and then heat treatment.
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