WO2009017212A1 - Method for producing titanium oxide powder with low halogen content, and titanium oxide powder with low halogen content - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for producing a titanium oxide powder having a low halogen element content by a vapor phase process. Specifically disclosed is a method for producing a titanium oxide powder with a low halogen content, which is characterized in that a crude titanium oxide powder, which is obtained by hydrolyzing or oxidizing a halogenated titanium gas in a vapor phase, is brought into contact with a mixed gas containing an alcohol and water vapor.

Description

明細書 低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法及び低ハロゲン酸化チタン粉末  Method for producing low halogen titanium oxide powder and low halogen titanium oxide powder
技術分野 Technical field
本発明は、 触媒、 太陽電池、 誘電体原料などに好適な、 ハロゲン含有 量が少ない酸化チタン粉末、 特に塩素含有量の少ない酸化チタン粉末を 気相法により製造する、 低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法、 及び低 ハロゲン酸化チタン粉末に関するものである。 背景技術  The present invention provides a titanium oxide powder having a low halogen content, particularly a titanium oxide powder having a low chlorine content, which is suitable for a catalyst, solar cell, dielectric material, etc. And a low halogen titanium oxide powder. Background art
酸化チタンは、 顔料、 誘電体原料、 紫外線遮蔽材料などの様々な用途 に利用されている。 また、 近年では、 光触媒や太陽電池などへの応用も 脚光を浴びつつある。 このように酸化チタンの用途は多岐に渡るが、 性 能の向上、 小型化、 高屈折率、 透明性などの要求から、 微粒で分散性の よい酸化チタンが求められている。  Titanium oxide is used in various applications such as pigments, dielectric materials, and UV shielding materials. In recent years, applications to photocatalysts and solar cells are also in the spotlight. As described above, titanium oxide has a wide variety of uses, but because of demands for improvement in performance, miniaturization, high refractive index, transparency, etc., titanium oxide having fine particles and good dispersibility is required.
酸化チタン粉末の製造方法は、 硫酸チタニル、 四塩化チタン、 有機チ タン等を液相で加水分解する液相法と、 ハロゲン化チタンを酸素あるい は水蒸気等の酸化性ガスと気相で反応させる気相法と、 に大別される。 一般的に気相法により得られる酸化チタンは、 溶媒を使用しないため、 液相法により得られる酸化チタンに比べ、 微粒で分散性が良く、 また、 高温での反応であるため結晶性が優れるなどの特徴を有する。  The titanium oxide powder is produced by a liquid phase method in which titanyl sulfate, titanium tetrachloride, or organic titanium is hydrolyzed in a liquid phase, and titanium halide is reacted with an oxidizing gas such as oxygen or water vapor in the gas phase. The gas phase method is roughly divided into In general, titanium dioxide obtained by the vapor phase method does not use a solvent, so it is finer and more dispersible than titanium oxide obtained by the liquid phase method, and it is excellent in crystallinity because it is a reaction at a high temperature. It has the features such as.
四塩化チタン等のハロゲン化チタンから作製された粗酸化チタン粉末 を原料に用いて酸化チタン粉末を製造する際、 得られる酸化チタンに塩 素のようなハロゲン元素が存在すると、 製造装置や製品の基材を腐食さ せたり、 変質させたりするため、 得られる酸化チタン粉末中のハロゲン 含有量を低く抑える必要がある。 例えば、 固相法により、 炭酸バリウム と酸化チタンから、 チタン酸バリウムを製造する場合、 酸化チタン中の 塩素がチタン酸パリゥムの異常粒成長の原因となることが知られているWhen manufacturing titanium oxide powder using raw titanium oxide powder made from titanium halide such as titanium tetrachloride as the raw material, if there is a halogen element such as chlorine in the resulting titanium oxide, Halogen in the resulting titanium oxide powder to corrode or alter the substrate It is necessary to keep the content low. For example, when barium titanate is produced from barium carbonate and titanium oxide by the solid phase method, it is known that chlorine in titanium oxide causes abnormal grain growth of palium titanate.
(例えば、 特開 2 0 0 6— 7 6 8 7 6号公報の段落 〔0 0 1 2〕 参照)。 特に、 酸化チタン粉末の粒径が小さくなり比表面積が大きくなると、 残 留塩素濃度が高くなる傾向にある (例えば、 特開平 1 0— 2 5 1 0 2 1 号公報の図 1参照)。 (See, for example, paragraph [0 0 1 2] of Japanese Patent Laid-Open No. 2 06 6-7 6 6). In particular, when the particle size of the titanium oxide powder is reduced and the specific surface area is increased, the residual chlorine concentration tends to increase (see, for example, FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-251021).
酸化チタンの低塩素化方法としては、 例えば、  As a method for reducing the chlorination of titanium oxide, for example,
( i ) 酸化チタンを円筒形回転式加熱炉中で転動させながら、 水蒸気と 接触させる方法 (特開平 1 0— 2 5 1 ◦ 2 1号公報の特許請求の範囲お よび実施例参照)、  (i) A method of bringing titanium oxide into contact with water vapor while rolling it in a cylindrical rotary heating furnace (refer to the claims and examples in Japanese Patent Laid-Open No. 10-2511).
( i i ) 四塩化チタンを気相中で酸化して得られた酸化チタンを気体状 のアルコールと接触させる方法 (特開平 6 - 1 7 1 9 4 0号公報の特許 請求の範囲および実施例参照)  (ii) A method in which titanium oxide obtained by oxidizing titanium tetrachloride in a gas phase is brought into contact with gaseous alcohol (refer to the claims and examples in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1771940) )
が知られている。 It has been known.
また、 ハロゲン含有量の低い酸化チタンとして、 特開 2 0 0 3— 3 2 7 4 3 2号公報には、 ハロゲン化チタンを含有するガス及ぴ酸化性ガス を含む原料ガスを反応させる気相法において、上記原料ガスを加熱温度、 加熱時間を制御しながら反応させ、 粒子内部にハロゲンがほとんど存在 しない酸化チタンを得た後、 乾式脱塩法、 湿式脱塩法により脱ハロゲン することにより、 ルチル含有率 5 %以下、 B E T比表面積とハロゲン含 有量の関係が、 ハロゲン含有量 (質量 p p m) = 6 5 0 X e ° · 0 2 Χ Β Ε Τ 比表面 ¾ 2 >であり、 質量 の水懸濁液とし、 2 0。Cで 3 0分間放置 したときに、 酸化チタンに含まれるハロゲン量の 8 0 %以上が液相に移 行する酸化チタンが得られることが開示されている (特開 2 0 0 3— 3 2 7 4 3 2号公報の要約、特許請求の範囲おょぴ段落〔0 0 4 2〕参照)。 発明の開示 In addition, as titanium oxide having a low halogen content, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 03-3-3 2 7 4 3 2 discloses a gas phase in which a raw material gas containing a gas containing titanium halide and an oxidizing gas is reacted. In the method, the raw material gas is reacted while controlling the heating temperature and the heating time to obtain titanium oxide having almost no halogen inside the particles, and then dehalogenated by a dry desalting method or a wet desalting method. The rutile content is 5% or less, and the relationship between the BET specific surface area and the halogen content is as follows: Halogen content (mass ppm) = 65 0 X e ° · 0 2 Χ Ε Τ Τ Specific surface ¾ 2 > As a water suspension, 2 0. It is disclosed that titanium oxide in which 80% or more of the halogen content in titanium oxide is transferred to the liquid phase when left at C for 30 minutes can be obtained (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-032). 7 4 3 2 abstract, see claim paragraph [0 0 4 2]). Disclosure of the invention
しかし、 本発明者等の検討では、 上記従来技術であってもなお、 ハロ ゲン含有量の低減効果が小さいため、 よりハロゲン含有量が低い酸化チ タンを製造する方法が必要であることが分かった。  However, as a result of studies by the present inventors, it has been found that a method for producing titanium oxide having a lower halogen content is necessary because the effect of reducing the halogen content is small even with the above prior art. It was.
また、 本発明者らが鋭意検討したところ、 特開 2 0 0 3— 3 2 7 4 3 2号公報に開示の方法で得られる酸化チタンは、 水に懸濁させたとき、 内部に含まれるハロゲンが水相に移行すること、 この水相に移行した塩 素は、 酸化チタンの分散性に悪影響を与えることがあること、 従って、 脱ハロゲン処理 (例えば、 繰り返し洗浄処理や、 電気透析処理、 イオン 交換榭脂処理、 電気分解処理など) を行った後、 改めて酸化チタンの分 散液を作製する必要があること等が判明した。  Further, as a result of intensive studies by the present inventors, titanium oxide obtained by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 3-3 2 7 4 3 2 is contained inside when suspended in water. Halogen is transferred to the aqueous phase, and the chlorine transferred to the aqueous phase may adversely affect the dispersibility of titanium oxide. Therefore, dehalogenation treatment (for example, repeated washing treatment, electrodialysis treatment, After ion exchange resin treatment, electrolysis treatment, etc., it became clear that it was necessary to prepare a titanium oxide dispersion again.
従って、 本発明の第 1の目的は、 ハロゲン元素の含有量が少なく、 水 相に懸濁した際、内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難いとともに、 比表面積が大きく、粒径が小さく (微粒子であり)、水等の溶媒への分散 性が高く、 粒度分布が狭く、 更に高純度である酸化チタン粉末を気相法 により製造する方法を提供することにある。 また、 本発明の第 2の目的 は、 上記優れた特性を有する酸化チタン粉末を提供することにある。 本発明者らは、 上記従来技術における課題を解決すべく、 鋭意研究を 重ねた結果、 ハロゲン化チタンを気相中で加水分解又は酸化反応させて 得られる粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気を含有する混合ガ スと接触させることにより、 ハロゲン含有量の少ない酸化チタン粉末が 得られることを見出し、 本知見に基づいて得られた発明により、 本発明 の第 1の目的を達成し得ることを見出した (なお、 以下、 得られたハロ ゲン元素の含有量が少ない酸化チタン粉末を、 適宜、 低ハロゲン酸化チ タン粉末と表わすものとする)。 さらに、 このようにして得られる低ハロゲン酸化チタン粉末は、 水相 に懸濁させた際、 内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難いこと、 ま た、 酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 A及び酸化チタン粉末全体の ハロゲン含有量 Aに対する酸化チタン粉末表面のハロゲン量 Bの比 (B / A ) が特定範囲にあることを見出し、 本知見に基づいて得られた発明 により、 本発明の第 2の目的を達成し得ることを見出した。 Accordingly, the first object of the present invention is that the halogen content is small, and when suspended in the aqueous phase, the halogen contained therein is difficult to migrate to the aqueous phase, and the specific surface area is large and the particle size is small. It is an object of the present invention to provide a method for producing a titanium oxide powder by a vapor phase method (which is a fine particle), having a high dispersibility in a solvent such as water, a narrow particle size distribution, and a high purity. The second object of the present invention is to provide a titanium oxide powder having the above-mentioned excellent characteristics. As a result of intensive studies to solve the above-described problems in the prior art, the present inventors obtained a crude titanium oxide powder obtained by hydrolyzing or oxidizing a titanium halide in a gas phase, and using alcohol and water vapor. It has been found that a titanium oxide powder having a low halogen content can be obtained by bringing it into contact with the mixed gas contained, and that the first object of the present invention can be achieved by the invention obtained based on this finding. (Hereinafter, the obtained titanium oxide powder with a low content of halogen element will be referred to as low halogen titanium oxide powder as appropriate). Furthermore, the low-halogen titanium oxide powder obtained in this way is less likely to transfer the halogen contained therein to the aqueous phase when suspended in the aqueous phase, and the halogen content A of the entire titanium oxide powder is A The ratio of the halogen content B on the surface of the titanium oxide powder to the halogen content A of the entire titanium oxide powder (B / A) was found to be in a specific range, and the invention obtained based on this knowledge I found that I could achieve two objectives.
すなわち、 本発明は、  That is, the present invention
( 1 ) ハロゲン化チタンガスを気相中で加水分解又は酸化反応させて得 られる粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気を含有する混合ガス に接触させることを特徴とする低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法、 および  (1) Production of low-halogen titanium oxide powder, characterized in that crude titanium oxide powder obtained by hydrolyzing or oxidizing titanium halide gas in a gas phase is brought into contact with a mixed gas containing alcohol and water vapor. Method, and
( 2 ) 酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 Aが 1 0 0〜 1 0 0 0 0質 量 p p mであり、  (2) The halogen content A of the entire titanium oxide powder is from 100 to 1 000 0 mass ppm
該酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 Aに対する酸化チタン粉末の 表面のハロゲン量 Bの比 (B / A ) 力 S O . 0 5〜0 . 3であること、 を特徴とする低ハロゲン酸化チタン粉末  Low halogen titanium oxide powder, characterized in that the ratio of the halogen content B on the surface of the titanium oxide powder to the halogen content A of the entire titanium oxide powder (B / A) force S O .05 to 0.3
を提供するものである。 Is to provide.
本発明に依ればノ、ロゲン元素の含有量が少なく、水相に懸濁した際、 内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難いとともに、 比表面積が大き く、 粒径が小さく (微粒子であり)、 水等の溶媒への分散性が高く、 粒度 分布が狭く、 更に高純度である酸化チタン粉末を気相法により製造する 方法を提供することができる。 また、 本発明によれば、 上記優れた特性 を有する酸化チタン粉末を提供することができる。 発明を実施するための最良の形態  According to the present invention, the content of elemental and rogen elements is low, and when suspended in an aqueous phase, the halogen contained therein is difficult to migrate to the aqueous phase, and the specific surface area is large and the particle size is small (fine particles) It is possible to provide a method for producing a titanium oxide powder having a high dispersibility in a solvent such as water, a narrow particle size distribution, and a high purity by a vapor phase method. Moreover, according to the present invention, a titanium oxide powder having the above-mentioned excellent characteristics can be provided. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
先ず、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法について説明す る。 First, the method for producing the low halogen titanium oxide powder of the present invention will be described. The
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法は、 ハロゲン化チタン ガスを気相中で加水分解又は酸化反応させて得られる粗酸化チタン粉末 を、 アルコール及ぴ水蒸気を含有する混合ガスに接触させることを特徴 とするものである。  The method for producing a low halogen titanium oxide powder of the present invention comprises contacting a crude titanium oxide powder obtained by hydrolyzing or oxidizing a titanium halide gas in a gas phase with a mixed gas containing alcohol and water vapor. It is characterized by.
本発明の方法において、 原料となる粗酸化チタン粉末を得る方法とし ては、 例えば、  In the method of the present invention, as a method for obtaining a crude titanium oxide powder as a raw material, for example,
( I ) ハロゲン化チタンガスを、 気相中で酸素ガスと接触させ酸化させ る気相酸化法、  (I) a gas phase oxidation method in which a titanium halide gas is oxidized by contacting oxygen gas in the gas phase;
( I I ) 燃焼時に水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸素ガスを燃 焼パーナ に供給し火炎を形成し、 この中にハロゲン化チタンガスを導 入する火炎加水分解法、  (I I) Flame hydrolysis method in which a flammable gas such as hydrogen gas that generates water during combustion and oxygen gas is supplied to a combustion pan to form a flame, and a titanium halide gas is introduced into the flame.
(III)ハロゲン化チタンガスを気相中で水蒸気と接触させ酸化させる気 相酸化法、  (III) a gas phase oxidation method in which a titanium halide gas is contacted with water vapor in the gas phase and oxidized,
(IV) 燃焼時に水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸素ガスを燃焼 パーナ一に供給し火炎を形成し、 この中にハロゲン化チタンガスと水蒸 気を導入する火炎加水分解法、  (IV) A flame hydrolysis method in which a flammable gas such as hydrogen gas that generates water during combustion and oxygen gas is supplied to a combustion burner to form a flame, into which titanium halide gas and water vapor are introduced,
などの気相法が挙げられる。 Gas phase methods such as
ハロゲン化チタンガスとしては、 四塩化チタンガス、 四臭化チタンガ ス、 四ヨウ化チタンガス等を挙げることができる。  Examples of the titanium halide gas include titanium tetrachloride gas, titanium tetrabromide gas, and titanium tetraiodide gas.
液相法では、 液中に原料となるハロゲン化チタン由来のハロゲン元素 以外の不純物元素が存在するため、 得られる酸化チタン粉末にも、 ハロ ゲン元素以外の不純物元素が混入又は残留するが、 気相法では、 気相中 で、 ハロゲン化チタンガスを水素ガス、 酸素ガスあるいは水蒸気と接触 させて反応させるため、 得られる粗酸化チタン粉末には、 液相法の場合 に比べ、 該ハロゲン化チタンに含まれる元素以外の不純物元素が混入又 は残留し難い。 In the liquid phase method, impurity elements other than the halogen element derived from the titanium halide used as a raw material exist in the liquid. Therefore, impurity elements other than the halogen element are mixed in or remain in the obtained titanium oxide powder. In the phase method, the titanium halide gas is brought into contact with hydrogen gas, oxygen gas or water vapor in the gas phase to cause a reaction. Therefore, the obtained titanium oxide powder has a titanium halide gas in comparison with the liquid phase method. Impurity elements other than those contained in Is hard to remain.
上記気相法では、 上記ハロゲン化チタンガスを、 窒素ガス等の不活性 ガスと混合して、 上記ハロゲン化チタンの加水分解又は酸化反応を行う 反応部へ供給してもよく、 また、 上記ハロゲン化チタンを加水分解又は 酸化反応させるための水素ガス等の可燃性ガス、 酸素ガス及び水蒸気も また、 窒素ガス等の不活性ガスと混合して、 上記反応部へ供給してもよ レ、。  In the vapor phase method, the titanium halide gas may be mixed with an inert gas such as nitrogen gas and supplied to a reaction section that performs hydrolysis or oxidation reaction of the titanium halide. Combustible gas such as hydrogen gas for hydrolyzing or oxidizing titanium fluoride, oxygen gas and water vapor may also be mixed with an inert gas such as nitrogen gas and supplied to the reaction section.
本発明の方法において、 原料となる粗酸化チタン粉末は、 上記ハロゲ ン化チタンを原料に、気相中で加水分解又は酸化反応して得られるので、 ハロゲン化チタン由来のハロゲン元素を多く含有している。 粗酸化チタ ン粉末中のハロゲン含有量は、 特に制限されないが、 概ね 1 0 0 0〜2 0 0 0 0質量 p p m程度である。  In the method of the present invention, since the raw titanium oxide powder as a raw material is obtained by hydrolysis or oxidation reaction in the gas phase using the above-mentioned titanium halide as a raw material, it contains a large amount of halogen elements derived from titanium halide. ing. The halogen content in the crude titanium oxide powder is not particularly limited, but is generally about 100-200 mass ppm.
本発明の方法において、 原料となる粗酸化チタン粉末の一次粒子の平 均粒径は、 特に制限されないが、 上記粗酸化チタン粉末は、 気相法によ り得られるものであるので、 通常 2 0 0 n m以下、 好ましくは 1 0 0 η m以下である。 また、 粗酸化チタン粉末の比表面積は、 特に制限されな いが、 上述したとおり、 粗酸化チタン粉末は、 気相法で得られるもので あるので、 通常 1 0〜2 0 0 m 2Z g、 好ましくは 2 0〜: L 0 0 m 2Z g である。 本発明の方法において、 原料となる粗酸化チタン粉末の B E T 比表面積が、上記範囲内にあることにより、光学特性、触媒活性に優れ、 また、 微粒なチタン酸バリゥム原料に適した酸化チタンを提供すること ができる。 In the method of the present invention, the average particle diameter of the primary particles of the raw titanium oxide powder as a raw material is not particularly limited. However, since the crude titanium oxide powder is obtained by a gas phase method, it is usually 2 0 0 nm or less, preferably 1 0 0 η m or less. The specific surface area of the crude titanium oxide powder is not particularly limited. However, as described above, the crude titanium oxide powder is obtained by a vapor phase method, and is usually 10 to 200 m 2 Z g. , Preferably 20 to: L 0 0 m 2 Z g. In the method of the present invention, when the raw titanium oxide powder used as a raw material has a BET specific surface area within the above range, it provides excellent optical properties and catalytic activity, and provides titanium oxide suitable for a fine-grained barium titanate material. can do.
以下、 四塩化チタンを原料に用いて気相法で粗酸化チタン粉末を製造 する方法について詳しく説明する。  Hereinafter, a method for producing crude titanium oxide powder by a vapor phase method using titanium tetrachloride as a raw material will be described in detail.
粗酸化チタン粉末の製造方法.としては、  Production method of crude titanium oxide powder.
( i ) 四塩化チタンガスと、 酸素ガスとを接触させ反応させる工程、 あ るいは、 (i) A process in which titanium tetrachloride gas and oxygen gas are brought into contact with each other and reacted. Or
(i i) 四塩化チタンガスと、 酸素ガス及ぴ水素ガスとを接触させ反応さ せる工程、 あるいは、  (i i) a step of bringing titanium tetrachloride gas into contact with oxygen gas and hydrogen gas and reacting them, or
( i i i) 四塩化チタンガスと、水蒸気とを接触させ反応させる工程、 ある いは、  (i i i) A process in which titanium tetrachloride gas is brought into contact with water vapor and reacted, or
( iv) 四塩化チタンガスと、 水素ガス、 酸素ガス及び水蒸気とを接触さ せ反応させて、 四塩化チタンを気相状態で加水分解又は酸化させる工程 のいずれかの工程を有することが好ましい。  (iv) It is preferable to have one of the steps of contacting titanium tetrachloride gas with hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor to cause the reaction to hydrolyze or oxidize titanium tetrachloride in a gas phase.
本発明の方法において、 原料となる粗酸化チタン粉末を作製する方法 としては、 水蒸気を生成ないし供給することにより反応に水蒸気が存在 する (i i) 〜(iv)の工程、特に反応に水蒸気を供給する (i i i)及ぴ(iv) の工程を有する方法が好ましい。  In the method of the present invention, the raw titanium oxide powder used as a raw material is produced by supplying or supplying water vapor to the reaction (i) to (iv), particularly supplying water vapor to the reaction. A method having the steps (iii) and (iv) is preferred.
上記粗酸化チタン粉末の製造方法では、 四塩化チタンガスを反応部に 供給し、 該反応部で、 酸素と、 あるいは、 酸素ガス及ぴ水素ガスと、 あ るいは、 水蒸気と、 あるいは、 水素ガス、 酸素ガス及び水蒸気と接触さ せるが、 上記反応部への四塩化チタンガスの供給量に対し、 酸素および 水蒸気の供給量を、 四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上とするこ とが望ましい。 特に、 水蒸気の供給量が、 四塩化チタンをすベて酸化す る化学当量以上であると、酸化チタンの生成反応が均一に行われるため、 生成する酸化チタンの結晶制御を行い易くなり、 高比表面積でルチル化 率 (ルチル含有率) の高いルチル型の酸化チタン粉末や、 高比表面積で アナターゼ型の酸化チタン粉末を得易くなる。 ここで、 四塩化チタンを 全て酸化する化学当量とは、 四塩化チタンを酸素または水蒸気で反応さ せる場合の酸素または水蒸気の化学当量を意味し、 酸素の場合、 四塩化 チタン (T i C 1 4 ) ガス 1モルに対して酸素 ( O 2 ) ガスが 1モル、 水 蒸気の場合、 四塩化チタン 1モルに対して水蒸気 ( Η 2 θ ) が 2モルで ある。 . In the method for producing the crude titanium oxide powder, titanium tetrachloride gas is supplied to the reaction section, and in the reaction section, oxygen, oxygen gas and hydrogen gas, water vapor, or hydrogen gas is supplied. Although it is in contact with oxygen gas and water vapor, it is desirable that the supply amount of oxygen and water vapor be equal to or greater than the chemical equivalent for oxidizing all of titanium tetrachloride with respect to the supply amount of titanium tetrachloride gas to the reaction section. . In particular, when the amount of water vapor supplied is equal to or greater than the chemical equivalent of oxidizing all titanium tetrachloride, the titanium oxide formation reaction is performed uniformly, making it easier to control the crystal of the titanium oxide that is produced. It becomes easy to obtain a rutile type titanium oxide powder having a high specific surface area and a high rutile ratio (rutile content) and an anatase type titanium oxide powder having a high specific surface area. Here, the chemical equivalent that oxidizes all titanium tetrachloride means the chemical equivalent of oxygen or water vapor when titanium tetrachloride is reacted with oxygen or water vapor. In the case of oxygen, titanium tetrachloride (TiC 1 4 ) In the case of 1 mol of oxygen (O 2 ) gas and 1 mol of water vapor per 1 mol of gas, 2 mol of water vapor (Η 2 θ) per 1 mol of titanium tetrachloride is there. .
そして、 上記粗酸化チタン粉末の製造方法では、 具体的には、 上記反 応部に供給する供給ガスを標準状態としたときガスの体積比で、 好まし くは四塩化チタンガスの 5倍以上の水蒸気、 特に好ましくは四塩化チタ ンガスの 7倍以上の水蒸気を供給し反応させる。  In the method for producing the crude titanium oxide powder, specifically, when the supply gas supplied to the reaction part is in a standard state, the volume ratio of the gas, preferably 5 times or more of the titanium tetrachloride gas, is preferable. Water vapor, particularly preferably 7 times or more water vapor of titanium tetrachloride gas is supplied and reacted.
また、 粗酸化チタン粉末の製造方法では、 上記反応部への水素ガスの 供給量に対し、 酸素ガスの供給量を、 水素をすベて燃焼させる化学当量 以上とすることが好ましく、 具体的には、 上記反応部に供給する供給ガ スを標準状態としたときガスの体積比で、 水素ガスの 2倍以上の酸素ガ スを供給し反応させることが好ましい。 ここで、 水素をすベて燃焼させ る化学当量とは、 水素ガス 2モルに対して酸素ガスが 1モルである。 水 素ガスの供給量により、 ルチル化率を調整することができる。  Further, in the method for producing crude titanium oxide powder, it is preferable that the supply amount of oxygen gas is equal to or more than the chemical equivalent for burning all the hydrogen with respect to the supply amount of hydrogen gas to the reaction section. It is preferable to react by supplying oxygen gas at a gas volume ratio of at least twice that of hydrogen gas when the supply gas supplied to the reaction section is in a standard state. Here, the chemical equivalent of burning all hydrogen is 1 mole of oxygen gas per 2 moles of hydrogen gas. The rutile rate can be adjusted by supplying hydrogen gas.
上記粗酸化チタン粉末の製造方法において、 上記反応部に供給する供 給ガスの供給量について、 各供給ガスを標準状態としたときの四塩化チ タンガス 1 リツトルに対する水素ガス、 酸素ガス及ぴ水蒸気の体積比を 表 1及び表 2に示す。 表 1は、 アナターゼ型の粗酸化チタン粉末の製造 方法、 表 2はルチル型の粗酸化チタン粉末の製造方法を示す。  In the method for producing the crude titanium oxide powder, with respect to the supply amount of the supply gas supplied to the reaction section, the hydrogen tetrachloride gas per 1 liter when each supply gas is in a standard state, oxygen gas and water vapor The volume ratio is shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the production method of anatase type crude titanium oxide powder, and Table 2 shows the production method of rutile type crude titanium oxide powder.
表 1
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table 1
Figure imgf000009_0001
(注意:伹し、 水蒸気と酸素ガスの合計量は、 四塩化チタンを全て酸化 する化学当量以上であり、 さらに水素ガスを供給する場合、 酸素ガスの 量はさらに水素をすベて燃焼させる化学当量以上である。) 表 2
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(Caution: The total amount of water vapor and oxygen gas is more than the chemical equivalent of oxidizing all titanium tetrachloride, and when hydrogen gas is supplied, the amount of oxygen gas is the chemical that burns all the hydrogen. Equivalent or more.) Table 2
Figure imgf000010_0001
(注意:但し、 水蒸気と酸素ガスの合計量は、 四塩化チタンを全て酸化 する化学当量以上であり、 さらに水素ガスを供給する場合、 酸素ガスの 量はさらに水素をすベて燃焼させる化学当量以上である。)  (Caution: However, the total amount of water vapor and oxygen gas is more than the chemical equivalent of oxidizing all titanium tetrachloride. When hydrogen gas is supplied, the amount of oxygen gas is the chemical equivalent of burning all the hydrogen further. That's it.)
上記粗酸化チタン粉末の製造方法において、 四塩化チタンガス、 水素 ガス、 酸素ガス及ぴ水蒸気の供給速度は、 反応スケール又は各供給ガス を供給するノズル径等により異なるので適宜設定するが、 上記反応部で の各供給ガス、 特に四塩化チタンガスの供給速度は乱流域になるように 設定することが望ましい。  In the method for producing the crude titanium oxide powder, the supply rate of titanium tetrachloride gas, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor varies depending on the reaction scale or nozzle diameter for supplying each supply gas, etc. It is desirable to set the supply speed of each supply gas, especially the titanium tetrachloride gas, in the section so as to be in the turbulent flow region.
また、 上記粗酸化チタン粉末の製造方法では、 四塩化チタンガス、 水 素ガス、 酸素ガス及ぴ水蒸気を、 アルゴンや窒素のごとき不活性ガスで 希釈し、 上記反応部に供給し反応させてもよい。  In the method for producing the crude titanium oxide powder, titanium tetrachloride gas, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor may be diluted with an inert gas such as argon or nitrogen, and supplied to the reaction section to be reacted. Good.
粗酸化チタン粉末の製造方法では、 四塩化チタンガスに対して水素ガ ス、 酸素ガス及び水蒸気の供給量を表 1に示した供給量とすることで、 高比表面積でかつルチル化率の低いアナターゼ型の粗酸化チタン粉末を 得ることができる。 また、 表 2に示した供給量とすることで、 高比表面 積でかつルチル化率の高いルチル型の粗酸化チタン粉末を得ることがで さる。  In the method for producing crude titanium oxide powder, the supply amount of hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor to the titanium tetrachloride gas is set to the supply amounts shown in Table 1, thereby providing a high specific surface area and a low rutile ratio. Anatase type crude titanium oxide powder can be obtained. In addition, by using the supply amounts shown in Table 2, it is possible to obtain a rutile type crude titanium oxide powder having a high specific surface area and a high rutile ratio.
また、 上記粗酸化チタン粉末の製造方法では、 四塩化チタンガス、 水 素ガス、 酸素ガス及び水蒸気を、 上記反応部に供給する際に、 予め加熱 して供給して反応させることが望ましく、 予熱温度は、 5 0 0 °C以上で あることが好ましく、 5 0 0〜 9 0 0 °Cであることがより好ましい。 そして、 粗酸化チタン粉末の製造方法では、 各供給ガスが上記反応部 にて反応し、 粗酸化チタン粉末が生成する。 上記反応部の反応温度は、 酸化チタンが生成する温度以上、 具体的には 5 0 0 °C以上であることが 好ましく、 5 5 0〜 9 0 0 °Cであることがより好ましい。 In the method for producing the crude titanium oxide powder, it is desirable to preheat and supply titanium tetrachloride gas, hydrogen gas, oxygen gas, and water vapor to the reaction part by heating in advance. The temperature is preferably 500 ° C. or higher, and more preferably from 500 ° to 900 ° C. In the method for producing the crude titanium oxide powder, each supply gas is supplied to the reaction section. To produce crude titanium oxide powder. The reaction temperature in the reaction part is preferably equal to or higher than the temperature at which titanium oxide is generated, specifically, 500 ° C. or higher, and more preferably 55 ° to 90 ° C.
粗酸化チタン粉末の製造方法では、 各供給ガスの予熱温度及び反応温 度を制御することによって、生成する粗酸化チタン粉末のルチル化率(ル チル型酸化チタン含有率) を制御することができる。  In the method for producing crude titanium oxide powder, the rutile ratio (rutile titanium oxide content) of the produced crude titanium oxide powder can be controlled by controlling the preheating temperature and reaction temperature of each supply gas. .
ルチル化率 1 0 %以下のようにルチル化率の低いアナターゼ型酸化チ タン粉末を製造する場合、 予熱温度は好ましくは 5 0 0〜 8 0 0 °C、 よ り好ましくは 5 0 0〜7 0 0 °Cであり、 反応温度は 5 5 0〜 8 0 0でで あることが好ましい。  When producing anatase-type titanium oxide powder with a low rutile ratio such as a rutile ratio of 10% or less, the preheating temperature is preferably from 500 to 80 ° C, more preferably from 500 to 7 The reaction temperature is preferably 0 ° C. and a reaction temperature of 5500 to 800.
一方、 ルチル化率 9 0 %以上のようにルチル化率の高いルチル型酸化 チタン粉末を製造する場合、 予熱温度は 8 0 0〜 9 0 0 °Cで、 反応温度 は 8 5 0〜9 0 0 °Cであることが好ましい。  On the other hand, when producing a rutile-type titanium oxide powder having a high rutile ratio such as a rutile ratio of 90% or more, the preheating temperature is from 80 to 90 ° C and the reaction temperature is from 85 to 90. It is preferably 0 ° C.
上記粗酸化チタン粉末の製造方法では、 各供給ガスを反応させて、 粗 酸化チタン粉末を生成させた後、 生成粒子の凝集を防ぐために、 少なく とも酸化チタン粒子が焼結する温度以下、 具体的には 3 0 0 °C未満まで 可及的速やかに、 粗酸化チタン粉末を冷却することが好ましい。  In the manufacturing method of the above-mentioned crude titanium oxide powder, after reacting each supply gas to produce the crude titanium oxide powder, in order to prevent the aggregation of the produced particles, at least below the temperature at which the titanium oxide particles are sintered, For this, it is preferable to cool the crude titanium oxide powder as quickly as possible to less than 300 ° C.
本発明の方法においては、 粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸 気を含有する混合ガスに接触させる。  In the method of the present invention, the crude titanium oxide powder is brought into contact with a mixed gas containing alcohol and water vapor.
本発明の方法において、 混合ガスを構成するアルコールとしては、 メ タノール、 エタノール、 プロパノール、 ブタノールなど、 6 0 °C以上で 気体となるアルコールを挙げることができる。 これらのアルコールのう ち、 ハロゲン元素の除去効果が高い点、 安価である点、 及ぴ安全性が高 レヽ (爆発下限が高い) 点からメタノールが好ましい。  In the method of the present invention, examples of the alcohol constituting the mixed gas include alcohols that become a gas at 60 ° C. or higher, such as methanol, ethanol, propanol, and butanol. Of these alcohols, methanol is preferable because it has a high effect of removing halogen elements, is inexpensive, and has high safety (higher explosion limit).
混合ガス中におけるアルコールの濃度((アルコールの体積/混合ガス の体積) X 1 0 0 ) は、 0 . 0 5〜5 v o l %であることが好ましく、 :!〜 4 v o 1 %であることがさらに好ましい。 混合ガス中のアルコール の濃度が、 上記範囲より低いと、 ハロゲン元素の除去効果が低くなり、 一方、 上記範囲より高いと、 安全性の面で問題が生じる。 The concentration of alcohol in the mixed gas ((alcohol volume / mixed gas volume) X 10 00) is preferably 0.05 to 5 vol%, :! ~ 4 vo 1% is more preferable. If the concentration of alcohol in the mixed gas is lower than the above range, the effect of removing the halogen element will be low.
また、 混合ガスにおける、 水蒸気に対するアルコールの体積比 (アル コール/水蒸気) は、 ハロゲン元素の除去効果が高くなる点を考慮する と、 0. 003〜 1であることが好ましく、 0. 0 1〜0. 1であるこ とがより好ましい。  In addition, the volume ratio of alcohol to water vapor (alcohol / water vapor) in the mixed gas is preferably 0.003 to 1, considering that the halogen element removal effect is high, and 0.0 1 to More preferably, it is 0.1.
また、 粗酸化チタンの質量 (k g) に対する混合ガス中のアルコール の体積 (Nm3) 比 (混合ガス中のアルコールの体積 (Nm3) Z酸化チ タンの質量 (k g)) 力 S、 0. 003以上であると、 ハロゲン元素の除去 効果が高くなるため好ましく、 また、上記比は、経済性の観点から、 0. 006以下であることが好ましい。 Also, the ratio of alcohol volume (Nm 3 ) in the mixed gas to the mass of crude titanium oxide (kg) (volume of alcohol in the mixed gas (Nm 3 ) mass of Z titanium oxide (kg)) force S, 0. A ratio of 003 or more is preferable because the effect of removing a halogen element is increased, and the ratio is preferably 0.006 or less from the viewpoint of economy.
上記混合ガスにおいて、 アルコール及び水蒸気以外に含まれるガスと しては、 粗酸化チタン粉末又はアルコールと反応して不純物を生成する ガスでなければ、 特に制限されず、 アルゴンガス、 窒素ガス等の不活性 ガス、 酸素ガス、 空気等が挙げられる。  In the above mixed gas, the gas contained in addition to the alcohol and water vapor is not particularly limited as long as it is a gas that reacts with the crude titanium oxide powder or alcohol to produce impurities, and is not limited to argon gas, nitrogen gas, or the like. Examples include active gas, oxygen gas, and air.
本発明の方法においては、 粗酸化チタン粉末を静止状態で、 アルコー ル及び水蒸気を含有する混合ガスと接触させてもよいし、 あるいは、 粗 酸化チタン粉末を流動状態で、 アルコール及び水蒸気を含有する混合ガ スと接触させてもよいが、 流動状態で接触させる方が、 混合ガスと粗酸 化チタン粉末との接触効率が高くなる点で好ましい。  In the method of the present invention, the crude titanium oxide powder may be brought into contact with a mixed gas containing alcohol and water vapor in a stationary state, or the crude titanium oxide powder in a fluid state and containing alcohol and water vapor. Although it may be brought into contact with the mixed gas, it is preferable to make it contact in a fluidized state because the contact efficiency between the mixed gas and the crude titanium oxide powder is increased.
本発明の方法において、 粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気 を含有する混合ガスに接触させる際の温度は、 300〜450°Cである ことが好ましく、 320〜450°Cであることがより好ましく、 320 〜400°Cであることがさらに好ましく、 3 50〜400°Cであること が特に好ましい。 粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気を含有す る混合ガスに接触させる際の温度が、 上記範囲より低いと、 ハロゲン元 素の除去効果が低くなり、 一方、 上記範囲より高いと、 アルコールが発 火したり、 酸化チタン粉末同士の焼結が進んだりする。 In the method of the present invention, the temperature at which the crude titanium oxide powder is brought into contact with the mixed gas containing alcohol and water vapor is preferably 300 to 450 ° C, more preferably 320 to 450 ° C. 320 to 400 ° C is more preferable, and 350 to 400 ° C is particularly preferable. Crude titanium oxide powder containing alcohol and water vapor If the temperature when contacting the mixed gas is lower than the above range, the effect of removing the halogen element is reduced. On the other hand, if the temperature is higher than the above range, alcohol is ignited or the titanium oxide powders are sintered together. Go forward.
本発明の方法において、 粗酸化チタン粉末を、 アルコール及ぴ水蒸気 を含有する混合ガスに接触させる時間は、 5分以上であることが好まし い。 上記接触させる時間が 5分未満であると、 ハロゲン元素の除去効果 が低くなる。 また、 粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気を含有 する混合ガスに接触させる.時間の上限は、 特に制限されないものの、 酸 化チタン粉末同士の焼結、 ハロゲン元素の除去効率などから、 6 0 0分 以下であることが好ましい。  In the method of the present invention, the time for bringing the crude titanium oxide powder into contact with the mixed gas containing alcohol and water vapor is preferably 5 minutes or more. If the contact time is less than 5 minutes, the effect of removing halogen elements is reduced. Further, the crude titanium oxide powder is brought into contact with a mixed gas containing alcohol and water vapor, although the upper limit of the time is not particularly limited, but due to the sintering of titanium oxide powders and the removal efficiency of halogen elements, etc. Preferably it is less than or equal to minutes.
本発明の方法においては、 上記のようにして、 ハロゲン含有量が低減 された低ハロゲン酸化チタン粉末を得ることができる力 S、必要に応じて、 得られた低ハ口ゲン酸化チタン粉末を、 分級又は篩分してもよい。  In the method of the present invention, as described above, the force S capable of obtaining a low halogen titanium oxide powder having a reduced halogen content, and, if necessary, the obtained low-halation titanium oxide powder, Classification or sieving may be performed.
また、 本発明の方法においては、 得られた低ハロゲン酸化チタン粉末 に対し、 さらに他の脱ハロゲン処理、 例えば、 常圧、 減圧下又は真空中 での加熱処理などを行ってもよいし、また、上記他の脱ハ口ゲン処理を、 アルコール及び水蒸気を含有する混合ガスに接触させる前の粗酸化チタ ン粉末に対して行ってもよい。  In the method of the present invention, the obtained low halogen titanium oxide powder may be further subjected to other dehalogenation treatment, for example, heat treatment under normal pressure, reduced pressure or vacuum, or the like. The other degassing treatment may be performed on the crude titanium oxide powder before being brought into contact with the mixed gas containing alcohol and water vapor.
以下、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法を、 四塩化チタ ンを原料として用いる場合を例にとって具体的に示す。  Hereinafter, the method for producing the low halogen titanium oxide powder of the present invention will be specifically described by taking as an example the case of using titanium tetrachloride as a raw material.
先ず、 液状の四塩化チタンを 5 0 0〜 9 0 0 °Cに予熱し、 気化させた 後、 必要に応じて窒素ガスで希釈し反応炉に供給する。 上記反応炉への 四塩化チタンガスの供給と同時に、 5 0 0〜9 0 0 °Cに予熱した水素ガ ス、 酸素ガス及ぴ水蒸気を、 必要に応じて窒素ガスで希釈して上記反応 炉に供給し、 酸化反応を行う。 このときの酸化反応温度は、 通常 5 0 0 〜 9 0 0 °C、 好ましくは 5 5 0〜 8 0 0 °Cである。 酸化反応温度を、 上 記範囲内とすることにより、 効率よく髙比表面積の粗酸化チタン粉末を 製造することができる。 ルチル化率の低いアナターゼ型の酸化チタン粉 末を得ようとする場合には、 上記予熱温度を 5 0 0〜 7 0 0 °Cとするこ とが好ましく、 上記酸化反応温度を 5 0 0〜8 0 0 °Cとすることが好ま しく、 5 5 0〜 7 5 0 °Cとすることがより好ましい。 First, liquid titanium tetrachloride is preheated to 500 to 900 ° C. and vaporized, and then diluted with nitrogen gas as necessary and supplied to the reactor. Simultaneously with the supply of titanium tetrachloride gas to the reactor, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor preheated to 500 to 900 ° C are diluted with nitrogen gas as necessary, and the reactor is To oxidize. In this case, the oxidation reaction temperature is usually 5500 to 900 ° C, preferably 5500 to 800 ° C. Oxidation reaction temperature up By setting it within the above range, it is possible to efficiently produce a crude titanium oxide powder having a high specific surface area. In order to obtain anatase-type titanium oxide powder having a low rutile ratio, the preheating temperature is preferably set to 500 to 700 ° C, and the oxidation reaction temperature is set to 500 to The temperature is preferably 80 ° C., more preferably 5500 to 75 ° C.
そして、 上記反応炉中で、 四塩化チタン、 水素ガス、 酸素ガス及び水 蒸気が、 気相で反応し、 粗酸化チタン粉末が生成する。  In the reactor, titanium tetrachloride, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor react in the gas phase to produce crude titanium oxide powder.
次いで、 生成した粗酸化チタン粉末を冷却部に供給し、 空気などの冷 却ガスを、 粗酸化チタン粉末に接触させ、 粗酸化チタン粉末を 3 0 0 °C 以下に冷却し、 冷却された該粗酸化チタン粉末を捕集することにより、 低ハロゲン酸化チタン粉末を得ることができる。  Next, the generated crude titanium oxide powder is supplied to the cooling section, and a cooling gas such as air is brought into contact with the crude titanium oxide powder, and the crude titanium oxide powder is cooled to 300 ° C. or lower, and the cooled By collecting the crude titanium oxide powder, a low halogen titanium oxide powder can be obtained.
このとき、 撹拌などにより流動させた粗酸化チタン粉末中に、 アルコ 一ル及ぴ水蒸気を含有する混合ガスを吹き込み、 3 0 0 °C〜4 5 0 °Cで、 5分以上接触させることにより、 効率よく、 低ハロゲン酸化チタン粉末 を得ることができる。  At this time, a mixed gas containing alcohol and water vapor is blown into the crude titanium oxide powder that has been fluidized by stirring and the like, and the mixture is contacted at 300 ° C. to 45 ° C. for 5 minutes or longer. A low halogen titanium oxide powder can be obtained efficiently.
次いで、 必要に応じて、 上記のようにして得られた低ハロゲン酸化チ タン粉末に対し、 さらに他の脱ハロゲン処理、 例えば、 常圧、 減圧下又 は真空中での加熱処理などを行ってもよい。 また、 必要に応じて、 上記 のようにして得られた低ハロゲン酸化チタン粉末を、 分級又は篩分して もよい。  Then, if necessary, the low-halogen titanium oxide powder obtained as described above is further subjected to other dehalogenation treatment, for example, heat treatment under normal pressure, reduced pressure or vacuum. Also good. If necessary, the low halogen titanium oxide powder obtained as described above may be classified or sieved.
本発明の方法においては、 粗酸化チタン粉末に対してアルコール及び 水蒸気を含有する混合ガスを接触させることにより、 粗酸化チタン粉末 からハロゲン元素を除去し、 低ハロゲン酸化チタン粉末を得ることがで きる。  In the method of the present invention, by bringing a mixed gas containing alcohol and water vapor into contact with the crude titanium oxide powder, the halogen element can be removed from the crude titanium oxide powder to obtain a low halogen titanium oxide powder. .
また、 粗酸化チタン粉末に対してアルコール及び水蒸気を含有する混 合ガスを接触させることにより、 得られる低ハロゲン酸化チタンを水等 の溶媒中に分散させたときの分散性の程度を向上することもできる。 こ のため、 得られた低ハロゲン酸化チタン粉末を溶媒中に混合、 分散させ て、 塗液等を製造する場合に好適に用いることができる。 上記分散性の 程度は、 例えば、 レーザー光散乱回折法などにより評価することができ る。 In addition, by bringing a mixed gas containing alcohol and water vapor into contact with the crude titanium oxide powder, the resulting low halogen titanium oxide is mixed with water or the like. The degree of dispersibility when dispersed in the above solvent can also be improved. For this reason, the obtained low halogen titanium oxide powder can be suitably used when a coating liquid or the like is produced by mixing and dispersing in a solvent. The degree of dispersibility can be evaluated by, for example, a laser light scattering diffraction method.
本発明の方法により得られる低ハ口ゲン酸化チタン粉末の一次粒子の 平均粒径は、 特に制限されないが、 走査型電子顕微鏡 (S EM) 写真で の画像解析により測定した場合に、 2 00 nm以下であることが好まし く、 1 ◦ 0 nm以下であることがより好ましい。  The average particle size of the primary particles of the low haguchigen titanium oxide powder obtained by the method of the present invention is not particularly limited, but it is 200 nm when measured by image analysis in a scanning electron microscope (SEM) photograph. The following is preferable, and it is more preferably 1 ° 0 nm or less.
また、 本発明の方法により得られる低ハロゲン酸化チタン粉末の B E T比表面積は、 特に制限されないが、 1 0m2Zg以上であることが好 ましく、 2 0〜: 1 0 0 m2Z gであることがより好ましく、 3 0〜: 1 0 0 m2Z gであることがさらに好ましい。 Further, the BET specific surface area of the low halogen titanium oxide powder obtained by the method of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 m 2 Zg or more, from 20 to: 100 m 2 Z g. More preferably, it is more preferably 30 to: 100 m 2 Z g.
また、 本発明の方法により得られる低ハロゲン酸化チタン粉末の分散 性.は、 レーザー光散乱回折法粒度測定機を用いて粒度分布を測定した場 合に、 D 90 (体積積算粒度分布における積算粒度で 90 %の粒径 (μ m)) 力 好ましくは 0. 5 μ m以下であり、粒度分布幅(S P AN)力 好ましくは 1. 5以下であることにより評価することができる。  In addition, the dispersibility of the low halogen titanium oxide powder obtained by the method of the present invention is determined by measuring the particle size distribution using a laser light scattering diffraction particle size analyzer. 90% particle size (μm)) force, preferably 0.5 μm or less, and particle size distribution width (SPAN) force, preferably 1.5 or less.
上記 D 9 0および粒度分布 (S PAN) は、 上記低ハロゲン酸化チタ ン粉末を水に懸濁させた後、 分散剤 (へキサメタリン酸ナトリウム) を 0. 2 5質量%となるように添加し、 超音波による分散処理を行った試 料を、 レーザー光散乱回折法粒度測定機で測定することにより求めるこ とができ、 粒度分布 (S PAN) は、 以下の式  The above D 90 and particle size distribution (S PAN) are obtained by suspending the low halogen titanium oxide powder in water and then adding a dispersant (sodium hexametaphosphate) to 0.25% by mass. Samples that have been subjected to ultrasonic dispersion can be obtained by measuring with a laser light scattering diffraction particle size analyzer, and the particle size distribution (S PAN) is
粒度分布 (S PAN) = (D 90— D 1 0) /D 50]  Particle size distribution (S PAN) = (D 90— D 1 0) / D 50]
(D 9 0は、 体積粒度分布における積算粒度で 9 0%の粒径 ( m)) D 50は、 体積粒度分布における積算粒度で 5 0 %の粒径 ( m))、 D 1 0は、体積粒度分布における積算粒度で 1 0 %の粒径(μ m) )である。) により算出されるものである。 (D 90 is the cumulative particle size in the volume particle size distribution, 90% particle size (m)) D 50 is the cumulative particle size in the volume particle size distribution, 50% particle size (m)), D 10 is the cumulative particle size in the volume particle size distribution and is a particle size of 10% (μm)). ) Is calculated.
本発明の方法においては、 粗酸化チタン粉末と接触させるガスを、 ァ ルコール及ぴ水蒸気の両者を含有する混合ガスとすることにより、 粗酸 化チタンにアルコールのみ又は水蒸気のみを接触させる場合に比べ、 ハ ロゲン元素の除去効果が高めることができる。 このため、 本発明の方法 においては、 ハロゲン元素の含有量が少ない、 低ハロゲン酸化チタン粉 末を提供することができる。  In the method of the present invention, the gas brought into contact with the crude titanium oxide powder is a mixed gas containing both alcohol and water vapor, so that the crude titanium oxide is brought into contact with only alcohol or only water vapor. The removal effect of the halogen element can be enhanced. Therefore, the method of the present invention can provide a low halogen titanium oxide powder having a low content of halogen elements.
本発明の方法により得られる低ハロゲン酸化チタン粉末は、 ハロゲン 元素の含有量が少なく、 水相に懸濁した際、 内部に含まれるハロゲンが 水相に移行し難いとともに、 比表面積が大きく、 粒径が小さく (微粒子 であり)、 水等の溶媒への分散性が高く、粒度分布が狭く、 更に高純度で ある。 本発明の方法により得られる低ハロゲン酸化チタン粉末は、 チタ ン酸バリゥム等の電子材料の原料として用いた場合に、 誘電特性等の電 気特性に優れたものを得ることができる。  The low halogen titanium oxide powder obtained by the method of the present invention has a low halogen element content, and when suspended in the aqueous phase, the halogen contained therein is difficult to migrate to the aqueous phase and has a large specific surface area. Small in diameter (fine particles), highly dispersible in water and other solvents, narrow in particle size distribution, and high purity. The low halogen titanium oxide powder obtained by the method of the present invention can be used as a raw material for electronic materials such as barium titanate, and can have excellent electrical characteristics such as dielectric characteristics.
次に、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末について説明する。  Next, the low halogen titanium oxide powder of the present invention will be described.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 酸化チタン粉末全体のハロゲ ン含有量 Aが 1 0 0〜 1 0 0 0 0質量 p p mであり、 該酸化チタン粉末 全体のハロゲン含有量 Aに対する該酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 Bの比 (B /A) が 0 . 0 5〜0 . 3であることを特徴とするものであ る。  The low halogen titanium oxide powder of the present invention has a halogen content A of 100 to 100 mass ppm of the whole titanium oxide powder, and the titanium oxide powder with respect to the halogen content A of the whole titanium oxide powder. The ratio (B / A) of the halogen content B on the surface of the film is 0.05 to 0.3.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 アナターゼ型酸化チタン粉末 の場合、 ルチル化率が 3 0 %以下であることが好ましく、 1 5 %以下で あることがより好ましく、 1 0 %以下であることがさらに好ましい。 ル チル化率が上記範囲内にあることにより、 好適な光触媒材料を提供する ことができる。 ここで、 ルチル化率の測定方法は、 A S TM D 3 720— 84の方 法に従い X線回折測定を行い レチル型結晶酸化チタンの最強回折線(面 指数 1 1 0) のピーク面積 ( I r) と、 アナターゼ型結晶酸化チタンの 最強回折線 (面指数 10 1) のピーク面積 ( l a) を求め、 次式により 算出して求められる。 In the case of the anatase-type titanium oxide powder, the low halogen titanium oxide powder of the present invention preferably has a rutile ratio of 30% or less, more preferably 15% or less, and 10% or less. Is more preferable. When the rutile ratio is within the above range, a suitable photocatalytic material can be provided. Here, the measurement method for the rutile ratio is X-ray diffraction measurement according to the method of AS TM D 3 720-84, and the peak area (I r ) And the peak area (la) of the strongest diffraction line (surface index 10 1) of anatase-type crystalline titanium oxide, and calculated by the following formula.
ルチル化率 (重量%) = 100- 1 00/ (1 + 1. 2 X 1 r / I a ) 式中、 上記ピーク面積 (I r) 及びピーク面積 ( l a) は、 X線回折 スぺク トルの該当回折線におけるベースラインから突出した部分の面積 をいい、 その算出方法は公知の方法で行えばよく、 例えば、 コンビユー タ計算、 近似三角形化などの手法により求められる。  Rutileization rate (% by weight) = 100- 1 00 / (1 + 1.2 X 1 r / I a) where peak area (I r) and peak area (la) are X-ray diffraction spectra This is the area of the corresponding diffraction line protruding from the base line and can be calculated by a known method. For example, it can be obtained by a method such as computer calculation or approximate triangulation.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 Aは、 1 0 0〜 1 0000質量 p pmであり、 1 00〜 2000質量 p pmである ことが好ましい。 そして、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末全体のハ ロゲン含有量 Aに対する本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の表面のハ 口ゲン量 Bの比 (B/A) は、 0. 05〜0. 3であり、 0. 05〜0. 2であることが好ましい。 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末全体のハ ロゲン含有量 Aが上記範囲内にあり、 かつ本発明の低ハロゲン酸化チタ ン粉末全体のハロゲン含有量 Aに対する表面のハロゲン量 Bの比 (BZ A) が上記範囲内にあることにより、 水相に懸濁した際に、 酸化チタン 内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難くなる。  The halogen content A of the entire low halogen titanium oxide powder of the present invention is 100 to 10,000 mass ppm, and preferably 100 to 2000 mass ppm. Then, the ratio (B / A) of the amount of halogen B on the surface of the low halogen titanium oxide powder of the present invention to the halogen content A of the entire low halogen titanium oxide powder of the present invention is 0.05 to 0.3. It is preferably 0.05 to 0.2. The halogen content A of the entire low halogen titanium oxide powder of the present invention is within the above range, and the ratio of the surface halogen content B to the halogen content A of the entire low halogen titanium oxide powder of the present invention (BZ A) Is within the above range, it becomes difficult for the halogen contained in the titanium oxide to move to the aqueous phase when suspended in the aqueous phase.
また、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 Bは、 50〜 1 000質量 p p mであることが好ましく、 50〜 200質量 p pmであることがより好ましい。 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末表 面のハロゲン量 Bが上記範囲内にあることにより、 水相に懸濁した際、 酸化チタン内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難くなる。  Further, the halogen content B on the surface of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is preferably 50 to 1,000 mass ppm, more preferably 50 to 200 mass ppm. When the amount of halogen B on the surface of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is within the above range, when suspended in the aqueous phase, the halogen contained in the titanium oxide is difficult to transfer to the aqueous phase.
なお、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末において、 酸化チタン粉末 全体のハロゲン含有量 Aは、 以下の手順により求められる。 In the low halogen titanium oxide powder of the present invention, the titanium oxide powder The total halogen content A is determined by the following procedure.
先ず、酸化チタン粉末を秤量し (X l)、 フッ硝酸溶液中で煮沸溶解す る。 次いで、 酸化チタン粉末を溶解させた後のフッ硝酸溶液中のハロゲ ン元素の質量 (Y 1) を硝酸銀滴定法により決定する。 そして、 酸化チ タン粉末を溶解させた後のフッ硝酸溶液中のハロゲン元素の質量から、 次式により、 酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 (p pm) を算出す る。  First, the titanium oxide powder is weighed (Xl) and dissolved by boiling in a hydrofluoric acid solution. Next, the mass (Y 1) of the halogen element in the hydrofluoric acid solution after dissolving the titanium oxide powder is determined by silver nitrate titration. Then, the halogen content (ppm) of the entire titanium oxide powder is calculated from the mass of the halogen element in the hydrofluoric acid solution after dissolving the titanium oxide powder by the following formula.
酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 (p pm) = (Y 1 /X 1 ) X Halogen content of titanium oxide powder as a whole (p pm) = (Y 1 / X 1) X
1 00000 0 1 00000 0
(上記式中、 X 1は秤量した酸化チタン粉末の質量 (g) を示し、 Y 1 は硝酸銀滴定法により決定したフッ硝酸溶液中のハロゲン元素の質量 (g) を示す。)  (In the above formula, X 1 represents the mass (g) of the weighed titanium oxide powder, and Y 1 represents the mass (g) of the halogen element in the hydrofluoric acid solution determined by the silver nitrate titration method.)
また、 本発明において、 酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 Bは、 以 下の手順により求められる。  In the present invention, the halogen content B on the surface of the titanium oxide powder is determined by the following procedure.
先ず、酸化チタン粉末を秤量し(X 2)、これを硝酸水溶液中に投入し、 First, weigh the titanium oxide powder (X 2) and put it into an aqueous nitric acid solution.
2 5 °Cで 5分間攪拌する。次いで、硝酸溶液中のハロゲン元素の質量(Y 2) を硝酸銀滴定法により決定する。 そして、 分離した硝酸溶液中のハ ロゲン元素の質量から、 次式により、 酸化チタン粉末の表面のハロゲン 量を算出する。 2 Stir for 5 minutes at 5 ° C. Next, the mass (Y 2) of the halogen element in the nitric acid solution is determined by the silver nitrate titration method. Then, from the mass of the halogen element in the separated nitric acid solution, the amount of halogen on the surface of the titanium oxide powder is calculated by the following formula.
酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 (p pm) = (Y 2 /X 2 ) X I 000000  Halogen content on the surface of titanium oxide powder (p pm) = (Y 2 / X 2) X I 000000
(上記式中、 X 2は秤量した酸化チタン粉末の質量 (g) を示し、 Y 2 は硝酸銀滴定法により決定した硝酸溶液中のハロゲン元素の質量 (g) を示す。)  (In the above formula, X 2 represents the mass (g) of the weighed titanium oxide powder, and Y 2 represents the mass (g) of the halogen element in the nitric acid solution determined by the silver nitrate titration method.)
つまり、 該酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 Bとは、 硝酸溶液と直 接接触することができる部分に存在している表面及ぴ表面近傍のハロゲ ン量を指す。 In other words, the amount of halogen B on the surface of the titanium oxide powder is the amount of halogen present on the surface and in the vicinity of the surface present in the portion that can be in direct contact with the nitric acid solution. Refers to the amount.
また、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 ハロゲン元素以外の不 純物元素の含有量が極めて少ない高純度であることが望ましく、 本発明 の低ハロゲン酸化チタン粉末に含まれる F e、 A l、 3 1及び &は、 各々 1 0質量 p pm未満であることが好ましく、 Cが 50 0質量 111 未満であることが好ましい。  Further, it is desirable that the low halogen titanium oxide powder of the present invention has a high purity in which the content of impurity elements other than halogen elements is extremely small. Fe, Al contained in the low halogen titanium oxide powder of the present invention , 3 1 and & are each preferably less than 10 mass p pm, and C is preferably less than 500 mass 111.
また、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の一次粒子の平均粒径は、 特に制限されないが、 S EM写真での画像解析による平均粒径で 200 nm以下であることが好ましく、 1 0 0 nm以下であることが特に好ま しい。  The average particle size of the primary particles of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is not particularly limited, but is preferably 200 nm or less as an average particle size by image analysis in SEM photographs, and is preferably 100 nm or less. Is particularly preferred.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の平均粒径が上記範囲内にあるこ とにより、 例えば積層セラミックコンデンサの積層数が増加し、 誘電体 層および電極層が薄層化しても対応することができる。  When the average particle size of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is within the above range, for example, the number of laminated ceramic capacitors can be increased, and the dielectric layer and the electrode layer can be made thinner.
また、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の分散性は、 レーザー光散 乱回折法粒度測定機を用いて粒度分布を測定した場合に、 D 90 (体積 積算粒度分布における積算粒度で 9 0%の粒径 ( / m)) 、 好ましくは 0. 5 /x m以下であり、 粒度分布幅 (S PAN) 力 好ましくは 1. 5 以下であることにより評価することができる。 上記 D 90および S P A Nは、 本発明の製造方法の説明で述べた方法と同様の方法により求める ことができる。  Further, the dispersibility of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is such that, when the particle size distribution is measured using a laser light scattering diffraction particle size analyzer, 90% of the cumulative particle size in the volume cumulative particle size distribution is 90%. The particle size (/ m)) is preferably 0.5 / xm or less, and the particle size distribution width (S PAN) force is preferably 1.5 or less. The above D 90 and S P A N can be obtained by the same method as described in the explanation of the production method of the present invention.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末の B E T比表面積は、 1 Om2/ g以上であることが好ましく、 2 0〜 1 00m2/gであることがより 好ましく、 3 0〜 1 0 0 m2Z gであることがさらに好ましい。 本発明 の低ハロゲン酸化チタン粉末の B ET比表面積が、 上記範囲内にあるこ とにより、 光学特性、 光触媒活性に優れ、 また、 微粒なチタン酸バリウ ムの原料に適した酸化チタンを提供することができる。 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 例えば、 本発明の低ハロゲン 酸化チタン粉末の製造方法により作製することができる。 特に、 本発明 の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 触媒材料として好適であることから、 上記製造方法のうち、 ルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末に 適した製造方法を採用することが好ましい。 The BET specific surface area of the low halogen titanium oxide powder of the present invention is preferably 1 Om 2 / g or more, more preferably 20 to 100 m 2 / g, and 30 to 100 m 2 Z. More preferably, it is g. By providing the BET specific surface area of the low halogen titanium oxide powder of the present invention within the above range, it is possible to provide a titanium oxide which is excellent in optical characteristics and photocatalytic activity and suitable as a raw material for fine-grained barium titanate. Can do. The low halogen titanium oxide powder of the present invention can be produced, for example, by the method for producing a low halogen titanium oxide powder of the present invention. In particular, since the low halogen titanium oxide powder of the present invention is suitable as a catalyst material, it is preferable to employ a production method suitable for anatase-type titanium oxide powder having a low rutile ratio among the above production methods.
本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 ハロゲン元素の含有量が少な く、 水相に懸濁した際、 内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難いと ともに、 比表面積が大きく、 粒径が小さく (微粒子であり)、 粒度分布が 狭く、 更に高純度である。 このような特性を有する本発明の低ハロゲン 酸化チタン粉末は、 チタン酸バリウム等の電子材料の原料として用いた 場合に、 誘電特性等の電気特性に優れたものを得ることができる。  The low halogen titanium oxide powder of the present invention has a low halogen element content, and when suspended in an aqueous phase, the halogen contained therein is difficult to migrate to the aqueous phase, and has a large specific surface area and a large particle size. Small (fine particles), narrow particle size distribution, and high purity. The low halogen titanium oxide powder of the present invention having such characteristics can be obtained as a material excellent in electrical characteristics such as dielectric characteristics when used as a raw material for electronic materials such as barium titanate.
また、 本発明の低ハロゲン酸化チタン粉末は、 水等の溶媒に対する分 散性が高いことから、 溶媒中に混合、 分散させて、 塗液等を製造する場 合に好適に用いることができる。 実施例  In addition, since the low halogen titanium oxide powder of the present invention has high dispersibility with respect to a solvent such as water, it can be suitably used for producing a coating liquid or the like by mixing and dispersing in a solvent. Example
次に、 実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、 これは単に 例示であつて本発明を制限するものではない。  EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, this is merely an example and does not limit the present invention.
なお、 本発明の実施例および比較例において、 酸化チタン粉末の平均 粒径 (n m)、 ルチル化率 (%)、 比表面積 (m 2 / g )、 塩素の含有量 (p p m)、 炭素の含有量 (%) および粒度分布 (S P A N ) は、 以下の方法 により測定したものである。 In Examples and Comparative Examples of the present invention, the average particle size (nm), rutile ratio (%), specific surface area (m 2 / g), chlorine content (ppm), and carbon content of titanium oxide powder The amount (%) and particle size distribution (SPAN) were measured by the following methods.
<平均粒径の測定法 > <Measuring method of average particle size>
S E M写真からィンターセプト法にて粒径を測定し、 平均粒径を算出 した。  The particle size was measured from the SEM photograph by the Intercept method, and the average particle size was calculated.
なお、 S E M撮影条件、 インターセプト法条件は下記の通りである。 (S EM撮影条件) The SEM imaging conditions and intercept method conditions are as follows. (S EM shooting conditions)
装置 株式会社日立ハイテクノロジーズ製 S— 4 7 00  Equipment Hitachi High-Technologies Corporation S— 4 7 00
倍率 1 0万倍  Magnification 1 million times
(ィンターセプト法)  (Intercept method)
S EM写真 1 c m間隔で線を引き、 粒子の輪郭と線の交点をその粒 子の直径とする。 上記方法で粒子 50 0個の平均粒径を求めた。  S EM photograph Draw lines at 1 cm intervals, and let the intersection of the particle outline and the line be the diameter of the particle. The average particle diameter of 500 particles was determined by the above method.
<ルチル化率の測定法〉 <Measurement method of rutile ratio>
A S TM D 3 7 20 - 84に従い X線回折パターンにおける、 ルチ ル型結晶酸化チタンの最強干渉線 (面指数 1 1 0) のピーク面積 ( I r ) と、 酸化チタン粉末の最強干渉線 (面指数 1 0 1 ) のピーク面積 ( l a) を求め前述の算出式より求めた。 なお、 X線回折測定条件は下記の通り である。  According to AS TM D 3 7 20-84, the peak area (I r) of the strongest interference line (surface index 1 1 0) of rutile crystalline titanium oxide in the X-ray diffraction pattern and the strongest interference line (plane The peak area (la) of the index 10 1) was obtained and obtained from the above formula. The X-ray diffraction measurement conditions are as follows.
(X線回折測定条件)  (X-ray diffraction measurement conditions)
回折装置 株式会社リガク製 RAD— 1 C  Diffractometer RAD— 1 C manufactured by Rigaku Corporation
X線管球 C u  X-ray tube C u
管電圧 '管電流 40 kV、 30 mA  Tube voltage 'tube current 40 kV, 30 mA
スリット D S— S S : 1度、 R S : 0. 1 5 mm  Slit D S— S S: 1 degree, R S: 0.15 mm
モノクロメータ グラフアイ ト  Monochromator graph item
測定間隔 0. 00 2度  Measurement interval 0.00 2 degrees
計数方法 定時計数法  Counting method Constant clock method
ぐ比表面積の測定法 > Specific surface area measurement method>
BET法により測定した。  Measured by BET method.
ぐ塩素含有量の定量法 > Determination of chlorine content>
(1) 酸化チタン粉末全体の塩素含有量 A  (1) Total chlorine content of titanium oxide powder A
酸化チタン粉末を枰量し (X 1)、 フッ硝酸溶液中で煮沸溶解した。 次 いで、酸化チタン粉末を溶解させた後のフッ硝酸溶液中の塩素の質量(y 1 ) を硝酸銀滴定法により決定した。 そして、 酸化チタン粉末を溶解さ せた後のフッ硝酸溶液中の塩素の質量から、 次式により、 酸化チタン粉 末全体の塩素含有量を算出した。 Titanium oxide powder was weighed (X 1) and dissolved in boiling nitric acid solution. Next, the mass of chlorine in the hydrofluoric acid solution after dissolving the titanium oxide powder (y 1) was determined by silver nitrate titration. Then, from the mass of chlorine in the hydrofluoric acid solution after dissolving the titanium oxide powder, the chlorine content of the entire titanium oxide powder was calculated by the following formula.
酸化チタン粉末全体の塩素含有量 A (p p m) = ( y l Z x l ) X I 0 0 00 00  Total chlorine content of titanium oxide powder A (p p m) = (y l Z x l) X I 0 0 00 00
(上記式中、 X 1は抨量した酸化チタン粉末の質量 (g ) を示し、 y l は硝酸銀滴定法により決定したフッ硝酸溶液中の塩素の質量 (g ) を示 す。)  (In the above formula, X 1 represents the mass (g) of the weighed titanium oxide powder, and y l represents the mass (g) of chlorine in the hydrofluoric acid solution determined by the silver nitrate titration method.)
(2) 酸化チタン粉末の表面の塩素含有量 B  (2) Chlorine content on the surface of titanium oxide powder B
酸化チタン粉末 X 2を秤量し ( 1 0 g)、超純水 1 00m lを加え、攪 拌する。 その液に、 3 5 %硝酸水溶液 5 m 1を加え、 2 5°Cで 5分間攪 拌する。 次いで、 硝酸溶液を分離し、 分離した硝酸溶液中の塩素の質量 ( y 2 ( g )) を硝酸銀滴定法により決定した。 そして、 分離した硝酸溶 液中の塩素の質量から、 次式により、 酸化チタン粉末の表面の塩素量を 算出した。  Weigh titanium oxide powder X2 (10 g), add 100 ml of ultrapure water, and stir. Add 5 ml of 35% aqueous nitric acid to the solution and stir at 25 ° C for 5 minutes. Next, the nitric acid solution was separated, and the mass (y 2 (g)) of chlorine in the separated nitric acid solution was determined by a silver nitrate titration method. Then, the amount of chlorine on the surface of the titanium oxide powder was calculated from the mass of chlorine in the separated nitric acid solution by the following formula.
酸化チタン粉末の表面の塩素量 B (p pm) = ( y 2/ 1 0) X I 0 0 000 0  Chlorine content on the surface of titanium oxide powder B (p pm) = (y 2/1 0) X I 0 0 000 0
(上記式中、 y 2は硝酸銀滴定法により決定した硝酸溶液中の塩素の質 量 ( g ) を示す。)  (In the above formula, y 2 represents the mass (g) of chlorine in the nitric acid solution determined by the silver nitrate titration method.)
<炭素含有量の定量法 > <Quantification method for carbon content>
酸化チタン粉末中の炭素量については燃焼一赤外線吸収法により測定 した (J I S H 1 6 1 7、 Z 26 1 5、 Z 2 6 1 6に準拠した)。  The amount of carbon in the titanium oxide powder was measured by the combustion-infrared absorption method (according to JI S H 1 6 1 7, Z 26 1 5, Z 2 6 1 6).
<粒度分布 (S PAN) の測定法 > <Measurement method of particle size distribution (S PAN)>
レーザー光散乱回折法粒度測定機 (株式会社 堀場製作所製 LA— 9 2 0) を用い、 適量の酸化チタン粉末を純水に懸濁させてから、 分散 剤 (へキサメタリン酸ナトリウム) を 0. 2 5質量%となるように添加 し、 超音波をかけて 3分間分散させ、 粒度を測定し、 体積統計値の粒度 分布を求めた。 なお、 粒度分布は、 D 9 0 (体積積算粒度分布における 積算粒度で 9 0%の粒径 ( z m))、 D 5 0 (体積積算粒度分布における 積算粒度で 5 0%の粒径 (μΐη))、 D 1 0 (体積積算粒度分布における 積算粒度で 1 0%の粒径 (μ πι)) を求め、 粒度分布 (S PAN) を下記 式で算出した。 Suspend an appropriate amount of titanium oxide powder in pure water using a laser light scattering diffraction particle size analyzer (Horiba, Ltd., LA — 9 2 0), and then add a dispersant (sodium hexametaphosphate) to 0.2. Add to 5% by mass Then, the mixture was ultrasonically dispersed for 3 minutes, the particle size was measured, and the particle size distribution of the volume statistics was obtained. In addition, the particle size distribution is D 90 (particle size of 90% in the cumulative particle size distribution (zm)), D 50 (particle size of 50% in the cumulative particle size distribution (μΐη) ), D 10 (10% particle size (μπι) in terms of cumulative particle size in the volume cumulative particle size distribution) was determined, and the particle size distribution (S PAN) was calculated by the following formula.
S P AN= (D 90— D 1 0) /D 50 く粗酸化チタン粉末 aの調製 >  S P AN = (D 90— D 1 0) / D 50 Preparation of crude titanium oxide powder a>
四塩化チタンを気相中で酸素ガス、 水素ガス及ぴ水蒸気と接触させて 酸化する気相法により、 粗酸化チタン粉末を調製した。 まず、 多重管バ 一ナーを上部に具備した内径 20 Ommの気相反応管において、 多重管 バーナーに、 6 00°Cに予熱し気化させた四塩化チタンガスを、 窒素ガ スで希釈して供給し、 一方、 別の供給ノズルから、 6 0 0°Cに予熱した 水素ガス、 酸素ガス及び水蒸気を供給して、 該気相反応管内で 6 50°C にて、 四塩化チタンの酸化反応を行い、 粗酸化チタン粉末 aを生成させ た。 このとき、 各供給ガスの供給量を、 標準状態として、 四塩化チタン を 1 00リツ トル/分、 酸素ガスを 6 0リツトル/分、 水素ガスを 3 0 リットル/分、 水蒸気を 1 0 00リツ トル/分とした。 その後、 該気相 反応管の下部に位置する冷却部に、 室温の乾燥空気を 1 0 0 0リットル Z分で供給し、 生成した粗酸化チタン粉末 aを冷却した。  Crude titanium oxide powder was prepared by a vapor phase method in which titanium tetrachloride was oxidized in contact with oxygen gas, hydrogen gas and water vapor in the gas phase. First, in a gas phase reaction tube with an inner diameter of 20 Omm equipped with a multiple tube burner, titanium tetrachloride gas preheated and vaporized to 600 ° C was diluted with nitrogen gas in the multiple tube burner. On the other hand, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor preheated to 60 ° C. are supplied from another supply nozzle, and oxidation reaction of titanium tetrachloride is performed at 650 ° C. in the gas phase reaction tube. The crude titanium oxide powder a was produced. At this time, assuming that the supply amount of each supply gas is a standard state, titanium tetrachloride is 100 liters / minute, oxygen gas is 60 liters / minute, hydrogen gas is 30 liters / minute, and water vapor is 100 liters. Torr / min. Thereafter, dry air at room temperature was supplied to the cooling section located at the lower part of the gas phase reaction tube at a rate of 100 liters Z, and the produced crude titanium oxide powder a was cooled.
粗酸化チタン粉末 aの全体の塩素含有量は 7400 p p m、 表面の塩 素量は 6 1 0 0 p p m、比表面積は 3 2 m2/ g、平均粒径は 3 0 nm、 ルチル化率は 6. 5%であった。 Crude titanium oxide powder a has a total chlorine content of 7400 ppm, surface chlorine content of 6 100 ppm, specific surface area of 3 2 m 2 / g, average particle size of 30 nm, rutile ratio of 6 It was 5%.
く粗酸化チタン粉末 bの調製 > Preparation of crude titanium oxide powder b>
四塩化チタンガス、 水素ガス、 酸素ガス及び水蒸気の予熱温度を 8 0 0°Cとし、 気相反応管内で 8 50°Cとすること以外は、 上記粗酸化チタ ン粉末 aの調整と同様な方法で、 四塩化チタンの酸化反応を行い、 粗酸 化チタン粉末 bを生成させた。 該粗酸化チタン粉末 bの全体の塩素含有 量は 6 1 00 p p m、 表面の塩素量は 5 9 00 p p m、 比表面積は 3 3 m2Z g、 平均粒径は 3 0 nm、 ルチル化率は 1 1. 7%であった。 Titanium tetrachloride gas, hydrogen gas, oxygen gas and water vapor preheat temperature Except for the temperature of 0 ° C and 850 ° C in the gas phase reaction tube, the titanium tetrachloride was oxidized in the same manner as the preparation of the above crude titanium oxide powder a, and the crude titanium oxide powder b Was generated. Chlorine content of whole crude titanium oxide powder b is 6 1 00 ppm, chlorine content of the surface 5 9 00 ppm, a specific surface area of 3 3 m 2 Z g, average particle size 3 0 nm, rutile content is 1 1. 7%.
[実施例 1 ] [Example 1]
上記のようにして得られた粗酸化チタン粉末 a 1 k gを容器に入れ、 電気炉にて、 メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メ タノール Z水蒸気 Z空気 = 4/2 0/ 7 6 ) を、 1 3リットル Z分の流 量で供給しながら、 3 5 0°Cで 5時間、 粗酸化チタン粉末 aを混合ガス に接触させた。 得られた酸化チタン粉末の特性を表 3に示す。  1 kg of the crude titanium oxide powder a obtained as described above is put in a container and mixed with methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol Z water vapor Z air = 4/2 0 / The crude titanium oxide powder a was brought into contact with the mixed gas at 35 ° C. for 5 hours while supplying 7 6) at a flow rate of 13 liters Z. Table 3 shows the properties of the resulting titanium oxide powder.
[比較例 1 ] [Comparative Example 1]
メタノール、 水蒸気及ぴ空気の混合ガス (体積混合比: メタノール Z 水蒸気/空気 =4Z20Z76) に代えて、 水蒸気及ぴ空気の混合ガス (体積混合比: メタノール/水蒸気/空気 = 0/20/8 0) とする以 外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末の特性を表 3 に示す。  Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol Z water vapor / air = 4Z20Z76), a mixed gas of water vapor and air (volume mixing ratio: methanol / water vapor / air = 0/20/8 0 The procedure was the same as Example 1 except that Table 3 shows the characteristics of the resulting titanium oxide powder.
[比較例 2 ] [Comparative Example 2]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール Ζ 水蒸気/空気 =4/20ノ 7 6) に代えて、 メタノール及び空気の混合 ガス (体積混合比: メタノールノ水蒸気 空気 =4 Ζ0/ 9 6) とする 以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末の特性を表 3に示す。 表 3 Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol 水 蒸 気 water vapor / air = 4/20 7 6), a mixed gas of methanol and air (volume mixing ratio: methanol water vapor air = 4 Ζ 0/9 The procedure was the same as Example 1 except that 6) was performed. Table 3 shows the characteristics of the obtained titanium oxide powder. Table 3
Figure imgf000025_0001
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<水相に懸濁した際の水相への塩素の移行し難さの評価 > <Evaluation of difficulty of chlorine transfer to aqueous phase when suspended in aqueous phase>
(実施例 1の酸化チタン粉末)  (Titanium oxide powder of Example 1)
実施例 1の酸化チタン粉末 (全体の塩素含有量 Aは 1 4 0 0 p p m、 表面の塩素量 Bは 1 2 0 p p m) の 1 %懸濁液を作製し、 2 0 °Cで 3 0 分間放置した。 放置後の酸化チタンに含まれていた塩素量を測定したと ころ、 全体の塩素含有量 Aは 1 3 0 0 p p m、 表面の塩素量 Bは 2 0 p p mであった。  A 1% suspension of the titanium oxide powder of Example 1 (total chlorine content A is 140,000 ppm, surface chlorine content B is 120 ppm), 30 minutes at 20 ° C I left it alone. When the amount of chlorine contained in the titanium oxide after being allowed to stand was measured, the total chlorine content A was 130.000 ppm, and the surface chlorine content B was 20 ppm.
(比較例 1の酸化チタン粉末) (Titanium oxide powder of Comparative Example 1)
比較例 1 (全体の塩素含有量 Aは 2 7 0 0 p p m、 表面の塩素量 Bは 1 2 2 0 p p m) の 1 %懸濁液を作製し、 2 0 °Cで 3 0分間放置した。 放置後の酸化チタンに含まれていた塩素量を測定したところ、 全体の塩 素含有量 Aが 1 7 0 0 p p m、表面の塩素量 Bが 2 4 0 p p mであった。 (比較例 2の酸化チタン粉末) A 1% suspension of Comparative Example 1 (total chlorine content A is 2700 ppm, surface chlorine content B is 122 ppm) was allowed to stand at 20 ° C for 30 minutes. When the amount of chlorine contained in the titanium oxide after being allowed to stand was measured, the total chlorine content A was 1700 ppm and the surface chlorine content B was 2400 ppm. (Titanium oxide powder of Comparative Example 2)
比較例 2 (全体の塩素含有量 Aは 1 9 0 0 p pm、 表面の塩素量 Bは 6 2 0 p p m) の 1 %懸濁液を作製し、 20°Cで 30分間放置した。 放 置後の酸化チタンに含まれていた塩素量を測定したところ、 全体の塩素 含有量 Aが 1 400 p p m、 表面の塩素量 Bが 1 20 p p mであった。  A 1% suspension of Comparative Example 2 (total chlorine content A is 1900 ppm, surface chlorine content B is 620 ppm) was allowed to stand at 20 ° C. for 30 minutes. When the amount of chlorine contained in the titanium oxide after release was measured, the total chlorine content A was 1 400 ppm and the surface chlorine content B was 120 ppm.
[実施例 2 ] [Example 2]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール Z 水蒸気ノ空気 =4ノ 20/7 6) に代えて、 メタノール、 水蒸気及び空 気の混合ガス (体積混合比: メタノール /水蒸気 Z空気 = 1/20/7 9) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末 の特性を表 4に示す。 [実施例 3 ]  Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol Z water vapor no air = 4 no 20/7 6), a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol / water vapor Z air = It was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1/20/7 9). Table 4 shows the characteristics of the resulting titanium oxide powder. [Example 3]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール/ 水蒸気ノ空気 = 4ノ 20/ 7 6 ) に代えて、 エタノール、 水蒸気及び空 気の混合ガス (体積混合比:エタノール/水蒸気 Z空気 = 1/20/7 9) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末 の特性を表 4に示す。  Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol / water vapor no air = 4 no 20/76), a mixed gas of ethanol, water vapor and air (volume mixing ratio: ethanol / water vapor Z air = It was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1/20/7 9). Table 4 shows the characteristics of the resulting titanium oxide powder.
[実施例 4 ] [Example 4]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール 水蒸気 Z空気 =4ノ20/7 6) に代えて、 n—プロパノール、 水蒸気 及ぴ空気の混合ガス (体積混合比: n—プロパノール/"水蒸気 空気 = 1 / 20/7 9) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸 化チタン粉末の特性を表 4に示す。 [実施例 5 ] Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol water vapor Z air = 4 to 20/7 6), mixed gas of n-propanol, water vapor and air (volume mixing ratio: n-propanol / " The procedure was the same as Example 1 except that water vapor air = 1/20/7 9). Table 4 shows the characteristics of titanium fluoride powder. [Example 5]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール Z 水蒸気/空気 =4/ 20/7 6) に代えて、 n—ブタノール、 水蒸気及 ぴ空気の混合ガス (体積混合比: n—ブタノール/水蒸気ノ空気 = 1Z 20/79) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チ タン粉末の特性を表 4に示す。 表 4  Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol Z water vapor / air = 4/20/7 6), mixed gas of n-butanol, water vapor and air (volume mixing ratio: n-butanol / It was carried out in the same manner as in Example 1 except that water vapor no air = 1Z 20/79). Table 4 shows the characteristics of the resulting titanium oxide powder. Table 4
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[実施例 6 ] [Example 6]
メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール Z 水蒸気/空気 =4Z20/76) に代えて、 メタノール、 水蒸気及び空 気の混合ガス (体積混合比: メタノールノ水蒸気/空気 = 2/2 0/7 8) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末 の特性を表 5に示す。  Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol Z water vapor / air = 4Z20 / 76), a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol water vapor / air = 2/2) The procedure was the same as Example 1 except that 0/7 8). Table 5 shows the characteristics of the obtained titanium oxide powder.
[実施例 Ί ] メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メタノール 水蒸気/空気 =4ノ 20/7 6) に代えて、 メタノール、 水蒸気及び空 気の混合ガス (体積混合比: メタノール /水蒸気/空気 = 3/20/7 7) とする以外は、 実施例 1と同様に行った。 得られた酸化チタン粉末 の特性を表 5に示す。 [Example Ί] Instead of a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol water vapor / air = 4 to 20/7 6), a mixed gas of methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol / water vapor / air = 3 / 20/7 It was carried out in the same manner as in Example 1 except that 7). Table 5 shows the characteristics of the obtained titanium oxide powder.
[実施例 8 ] [Example 8]
上記のようにして得られた粗酸化チタン粉末 a l k gを容器に入れ、 電気炉にて、 メタノール、 水蒸気及び空気の混合ガス (体積混合比: メ タノールノ水蒸気ノ空気 = 4/2 0/ 7 6) を、 1 3リットル Z分の流 量で供給しながら、 28 0°Cで 5時間、 該粗酸化チタン粉末 aを混合ガ スに接触させた。 得られた酸化チタン粉末の特性を表 5に示す。 表 5  Alkg of crude titanium oxide powder obtained as described above is put in a container and mixed with methanol, water vapor and air (volume mixing ratio: methanol water vapor = 4/2 0/7 6) in an electric furnace. The crude titanium oxide powder a was brought into contact with the mixed gas at 280 ° C. for 5 hours while feeding at a flow rate of 13 liters Z. Table 5 shows the characteristics of the obtained titanium oxide powder. Table 5
Figure imgf000028_0001
以上の評価結果より、 実施例 1で得られた酸化チタン粉末は、 比較例 1及び比較例 2で得られた酸化チタン粉末に比べ、 塩素含有量が低く、 かつ塩素が水相へ移行し難い酸化チタン粉末であるととともに、 D 9 0 が 0. 5 xm以下と小さく、 粒度分布幅 (S PAN) が 1. 5以下と小 さいことから、 分散性が高いものであることが分かる。
Figure imgf000028_0001
From the above evaluation results, the titanium oxide powder obtained in Example 1 has a lower chlorine content than the titanium oxide powders obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and it is difficult for chlorine to migrate to the aqueous phase. D 9 0 together with titanium oxide powder Is as small as 0.5 xm or less, and the particle size distribution width (S PAN) is as small as 1.5 or less, indicating that the dispersibility is high.
また、 実施例 1〜実施例 8と比較例 1〜比較例 2とを対比することに より、 本発明の方法により、 アルコール及び水蒸気の両方を含有する混 合ガスと接触させることにより得られた酸化チタン粉末は、 比較例 1ま たは比較例 2の方法で得られた、 アルコールまたは水蒸気のみと接触さ せることにより得られた酸化チタン粉末と比較して、 粉末全体のハロゲ ン含有量 Aが 1 00〜 1 0000質量 p p mと低い範囲内にあるととも に、 粉末全体のハロゲン含有量 Aに対する粉末表面のハロゲン含有量 B の比 (BZA) が 0. 05〜0. 3と低いものであることがわかる。 さらに、 実施例 1、 実施例 6、 実施例 7と比較例 2とを対比すること により、 本発明の方法で得られた酸化チタン粉末は、 比較例 2で得られ た酸化チタン粉末に比べ、 残留炭素分が減少し、 高純度で微粒の酸化チ タン粉末が得られることが分かる。 産業上の利用可能性  Further, by comparing Example 1 to Example 8 with Comparative Example 1 to Comparative Example 2, it was obtained by contacting with a mixed gas containing both alcohol and water vapor by the method of the present invention. Compared with the titanium oxide powder obtained by contacting with only alcohol or water vapor obtained by the method of Comparative Example 1 or Comparative Example 2, the titanium oxide powder has a halogen content A of the whole powder. The ratio of the halogen content B on the powder surface to the halogen content A of the whole powder (BZA) is as low as 0.05 to 0.3. I know that there is. Furthermore, by comparing Example 1, Example 6, Example 7 and Comparative Example 2, the titanium oxide powder obtained by the method of the present invention was compared with the titanium oxide powder obtained in Comparative Example 2, It can be seen that the residual carbon content is reduced and fine titanium oxide powder with high purity can be obtained. Industrial applicability
本発明によればノ、口ゲン元素の含有量が少なく、水相に懸濁した際、 内部に含まれるハロゲンが水相に移行し難いとともに、 比表面積が大き く、 粒径が小さく (微粒子であり)、 分散性が高く、 粒度分布が狭く、 更 に高純度である酸化チタン粉末を気相法により製造する方法を提供する ことができる。  According to the present invention, the content of the elemental element is small, and when suspended in the aqueous phase, the halogen contained therein is not easily transferred to the aqueous phase, and the specific surface area is large, the particle size is small (fine particles Therefore, it is possible to provide a method for producing a titanium oxide powder having a high dispersibility, a narrow particle size distribution, and a high purity by a gas phase method.
また、 本発明によれば、 上記優れた特性を有する酸化チタン粉末を提 供することができる。  Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a titanium oxide powder having the above-mentioned excellent characteristics.

Claims

請求の範囲  The scope of the claims
1 - ハロゲン化チタンガスを気相中で加水分解又は酸化反応させて得ら れる粗酸化チタン粉末を、 アルコール及び水蒸気を含有する混合ガスに 接触させることを特徴とする低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法。1-Production of low halogen titanium oxide powder characterized by contacting crude titanium oxide powder obtained by hydrolysis or oxidation reaction of titanium halide gas in gas phase with a mixed gas containing alcohol and water vapor Method.
2 . 前記アルコールがメタノールであることを特徴とする請求項 1記載 の低ハ口ゲン酸化チタン粉末の製造方法。 2. The method for producing low-halation titanium oxide powder according to claim 1, wherein the alcohol is methanol.
3 . 前記混合ガス中の前記アルコールの濃度が 0 . 0 5〜 5 V o 1 %で あり、 且つ前記水蒸気に対する前記アルコールの体積比 (アルコール Z 水蒸気) が 0 . 0 0 3〜 1であることを特徴とする請求項 1又は 2記載 の低ハロゲン酸化チタン粉末の製造方法。  3. The concentration of the alcohol in the mixed gas is 0.05 to 5 V o 1%, and the volume ratio of the alcohol to the water vapor (alcohol Z water vapor) is 0.0 3 to 1. The method for producing a low halogen titanium oxide powder according to claim 1 or 2.
4 . 酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 Aが 1 0 0〜 1 0 0 0 0質量 p p mであり、  4. The halogen content A of the entire titanium oxide powder is from 1 00 to 1 0 0 0 0 0 mass ppm,
該酸化チタン粉末全体のハロゲン含有量 Aに対する酸化チタン粉未の 表面のハロゲン量 Bの比 (B ZA) が 0 . 0 5〜0 . 3であること、 を特徴とする低ハロゲン酸化チタン粉末。  A low halogen titanium oxide powder, wherein the ratio (B ZA) of the halogen content B on the surface of the titanium oxide powder to the halogen content A of the entire titanium oxide powder is 0.05 to 0.3.
5 . 前記低ハロゲン酸化チタン粉末の表面のハロゲン量 Bが 5 0〜 1 0 0 0質量 p p mであることを特徴とする請求項 4記載の低ハロゲン酸化 チタン粉末。  5. The low halogen titanium oxide powder according to claim 4, wherein the halogen content B on the surface of the low halogen titanium oxide powder is 50 to 100 mass ppm.
6 . 前記低ハロゲン酸化チタン粉末のルチル化率が 3 0 %以下であるこ とを特徴とする請求項 4または 5に記載の低ハロゲン酸化チタン粉末。 6. The low halogen titanium oxide powder according to claim 4 or 5, wherein the low halogen titanium oxide powder has a rutile ratio of 30% or less.
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