PL62514B1 - - Google Patents

Description

Proszek odpowiedni do wytwarzania monokry¬ sztalów mozna otrzymac przez kalcynowanie siar¬ czanu amonowo-tytanowego w temperaturze 850°— —1100°C wedlug opisu patentowego Stanów Zjed¬ noczonych Ameryki Nr 2,512,392, tytano-szczawia- nu amonowego (NH4)2TiO(C204)2 • 2H20 w tempe¬ raturze 700°—800°C (W. Piekarczyk, Reinststoff- probleme, Teil I: Reinststoffdarstellung, Akademie Verlag, Berlin 1966, ss. 213—219) lub przez kalcy¬ nowanie w temperaturze 600°—700°C niestechio- metrycznego zwiazku straconego z wodnego roz¬ tworu czterochlorku tytanu, kwasu szczawiowego i chlorku amonowego w temperaturze 30°—80°C, wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Nr 3,105,743 oraz opisu patentowego NRF Nr 1,191,352. W pierwszym przypadku, z po¬ wodu wysokiej temperatury rozkladu siarczanu 10 15 20 25 30 amonowo-tytanowego, otrzymuje sie proszek z krystaliczna struktura rutylu. Przez kalcynowanie pochodnych kwasu szczawiowego w temperaturze do 800°C otrzymuje sie proszek ze struktura ana¬ tazu. Jest on bardziej odpowiedni do wytwarza¬ nia monokrysztalów metoda Verneuira, poniewaz topi sie szybciej i latwiej niz proszek ze struktu¬ ra rutylu (opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2,792,287).Obecnosc grupy amonowej w wyzej wymienio¬ nych zwiazkach stwarza mozliwosc zwiazania azotu z tytanem i dlatego proszek Ti02 otrzyma¬ ny przez kalcynowanie tych zwiazków moze za¬ wierac jako zanieczyszczenie niewielka ilosc azo¬ tu w formie TiN (C. Barta, II, celostatni konfe- rence o monokrystalech v Turnovs, Turnov 1956, ss. 70—76). Obecnosc azotu w proszku wywiera bardzo niekorzystny wplyw na jakosc krysztalów oraz zachowanie sie ich w trakcie wzrostu w pie¬ cu Verneuira (T. Niemyski, W. Piekarczyk, Elek¬ tronika Pólprzewodników. Materialy z II Krajo¬ wego Sympozjum Elektroniki Pólprzewodników, PWN, Warszawa 1969, ss. 129—136).Proszek TiOz otrzymany sposobem wedlug wy¬ nalazku pozbawiony jest wyzej wymienionych wad: jest on spektralnie czysty, nie zawiera azo¬ tu, ma strukture anatazu i nie wykazuje sklon¬ nosci do zbrylania. Wedlug wynalazku bowiem straca sie szczawian tytanu o skladzie (COO • • TiO)20 ¦ 3H2O ze stezonego roztworu wodnego 625143 ^ , l . ¦'¦¦ '-¦ czterochlorku tytanu i stechiometrycznej ilosci nasyconego wodnego roztworu kwasu szczawiowe¬ go przez ogrzewanie w temperaturze 80°—90°C, a nastepnie poddaje sie go rozkladowi termiczne¬ mu w temperaturze 700°—800°C otrzymujac Ti02 5 w postaci lekkiego proszku wedlug reakcji: (COO • TiO)20 • 3H20 -^ 2Ti02+C02+CO+3H20 Stracanie szczawianu tytanu zachodzi w silnie kwasnym srodowisku kwasu solnego, który po¬ wstaje wskutek czesciowej hydrolizy TiCl4. Ponie- 10 waz wiekszosc metali tworzy szczawiany rozpusz¬ czalne w goracym kwasie solnym, metale zawar¬ te w materialach wyjsciowych H20) i stanowiace ich zanieczyszczenia, nie wy¬ tracaja sie równoczesnie ze szczawianem tytanu 15 lecz pozostaja w roztworze. Dzieki temu nie ma miejsca koncentrowanie sie zanieczyszczen w wy¬ traconym osadzie i otrzymuje sie produkt zawie¬ rajacy mniej zanieczyszczen niz materialy wyjs¬ ciowe. Dodatkowa sprzyjajaca tu okolicznoscia 2Q jest mala ilosc zuzywanego kwasu szczawiowego i wody. Dla otrzymania produktu o czystosci spektralnej wskazane jest jednakze stosowanie oczyszczonych surowców. Proszek spektralnie czy¬ sty otrzymuje sie przy zastosowaniu wody dejo- nizowanej a nastepnie destylowanej z naczynia kwarcowego, kwasu szczawiowego o czystosci do analizy oraz czterochlorku tytanu destylowanego dwukrotnie, w tym raz z naczynia kwarcowego.W trakcie kalcynowania, szczawian tytanu, nie topiac sie ani nie rozpuszczajac w wodzie kry- stalizacyjnej, przechodzi w dwutlenek tytanu, tra¬ cac przy tym prawie 45% swojej masy. Produk¬ tem rozkladu jest lekka, porowata masa latwo rozsypujaca sie na delikatny, sypki proszek o czy¬ stosci odpowiadajacej czystosci szczawianu. Przez 5 zastosowanie szczawianu, w sklad którego nie wchodzi grupa amonowa, wyeliminowana zostala mozliwosc zanieczyszczenia proszku Ti02 azotem pochodzacym z tej grupy.Po przesianiu proszek nadaje sie do wytwarza- 40 nia monokrysztalów rutylu metoda Verneuil'a a takze ceramiki rutylowej i spiekanych tytania¬ nów. Do syntezy tytanianów przez rozklad ter¬ miczny szczawianów nadaje sie równiez szcza¬ wian tytanu w mieszaninie ze szczawianami od- 45 powiednich metali. 4 Przyklad. Stezony wodny roztwór cztero¬ chlorku tytanu, otrzymany przez rozpuszczenie TiCl4 w wodzie, przy energicznym mieszaniu i chlodzeniu naczynia, w stosunku 1 mol TiCl4 na 20 moli wody, miesza sie z goracym, nasyconym roztworem 0,5 mola kwasu szczawiowego w 7 mo¬ lach wody. Otrzymany przezroczysty roztwór ogrzewa sie na lazni wodnej w temperaturze 80°—90°C w ciagu 2 godzin. W trakcie ogrzewa¬ nia wytraca sie bialy, drobnokrystaliczny osad szczawianu tytanu. Osad odsacza sie, przemywa kilkakrotnie goraca woda i suszy w temperaturze okolo 115°C. Wysuszony osad posiada nastepujacy sklad chemiczny: Ti 33,3% C204 30,2% H20 19,5% Cl 0,3% który odpowiada wzorowi (COO • TiO)20 • 3H20.Nastepnie osad poddaje sie termicznemu rozkla¬ dowi przez ogrzewanie w powietrzu do tempera¬ tury 800°C w ciagu 3 godzin. Produktem rozkla¬ du jest Ti02 ze struktura anatazu w formie bia¬ lej, kruchej masy nadajacej sie przesiewac bez uprzedniego mielenia przez sita o przekroju oczek 60 nm. Analiza spektralna wykazala w proszku obecnosc nastepujacych zanieczyszczen: Fe 5.10-5% Si * 10-5% Mg 10-5% PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania spektralnie czystego dwu¬ tlenku tytanu z krystaliczna struktura anatazu przez kalcynowanie szczawianowych zwiazków ty¬ tanu, znamienny tym, ze straca sie szczawian ty¬ tanu o skladzie odpowiadajacym wzorowi (COO • • TiO)20 • 3H20 ze stezonego roztworu wodnego czterochlorku tytanu i nasyconego roztworu kwa¬ su szczawiowego wzietego w ilosci stechiometrycz¬ nej, a nastepnie otrzymany szczawian tytanu o skladzie wyzej podanym kalcynuje sie po odsa¬ czeniu i wysuszeniu w temperaturze 700°—800°C. PZG w Pat)., zam. 109-71, nakl. 240 egz. PL PL