专利名称：一种制备金红石型纳米二氧化钛的方法
技术领域：
本发明属于纳米技术领域，更具体地讲涉及纳米二氧化钛粉末的生产方法。
背景技术：
纳米二氧化钛在许多技术领域有极其广泛的用途，目前国内外广泛采用溶胶凝胶法进行制备，即用钛酸正丁酯为原料，制备出的纳米钛白粉质量较好，粒径可达十几个纳米，但成本较高。另有的采用均匀沉淀法，即以偏钛酸为原料，用尿素为均匀沉淀剂进行反应、沉淀、锻烧、粉碎得成品，生产出的纳米钛白粉粒径一般为50个纳米，但由于现有技术水解后的偏钛酸粒径较大，需要先采用化学法进行分散和粉碎，从而造成成本亦偏高。CN1044463C公布的纳米二氧化钛的制造方法，选用湿偏钛酸(H2TiO3)为主要原料，经洗涤纯化，分散乳化，干燥，热处理，粉碎，其特征在于向湿偏钛酸中加入碳酸铵，再进行多次洗涤得到中性或略偏碱性的纯化湿H2TiO3，再用高分子表面活性剂作为分散剂加入纯化湿H2TiO3，然后进行干燥处理，再进行热处理，最后进行粉碎，制备出纳米二氧化钛。制备A相锐钛矿型TiO2选用A型偏钛酸，制备R相金红石型TiO2，选用R型偏钛酸。制备A相锐钛矿型TiO2，热处理温度400～500℃，时间1.5～3小时；制备R相金红石型TiO2，热处理温度700～800℃，时间1.5～3小时。不足之处是工艺复杂，成本高，金红石晶型转化率低，粒径尺寸不均匀，形状规则不稳定等。另有CN1312335A公开的本申请人申请的一种生产锐钛型纳米二氧化钛的方法，以Fe2+/TiO2＝0.10～0.40、四价钛含量为200～320克/升的四价钛液为原料，在常压下以1～3℃/分钟的升温速度加热至50～100℃，经3～8小时水解而成偏钛酸，然后经选分及洗涤、分散、焙烧、粉碎制得产品。所述的选分及洗涤是将偏钛酸用无离子水打浆，用氢氧化钠调整PH＝6～9，经静止沉淀、固液分离后再用无离子水洗涤滤饼的硫酸根所述的分散是将经水洗后的滤饼用无离子水再次打浆，控制浆液中的二氧化钛含量为150～350克/升，然后升温至40～80℃，再加入二氧化钛重量的0.1～1％的单乙醇胺，然后经焙烧除去偏钛酸中的物理水、化学水以及完成偏钛酸非晶体向锐钛晶体的转变，最后用万能粉碎机进行粉碎制得锐钛型纳米二氧化钛粉末。该方法只适于生产锐钛型纳米二氧化钛，不能生产金红石型纳米二氧化钛。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低，产品质量高的制备金红石型纳米二氧化钛的方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现该方法包括以Fe2+/TiO2＝0.10～0.40的四价钛液为主要原料，经水解、选分及洗涤、分散、焙烧，本发明的特点在于(1)水解在四价钛含量为240～300克/升的四价钛液中加入稀碱液中进行；(2)向经分散处理后的偏钛酸浆料中加入金红石晶型促进剂，后经焙烧制备出金红石型纳米二氧化钛。
本发明的目的还可通过如下措施来实现水解在四价钛含量为240～300克/升的四价钛液中还加入稳定性为50～300毫升水/10毫升的晶种，加入量为四价钛液的0.1～5.0％(重量)；所述的稀碱液是指浓度为2～8％的稀碱液，加入量为四价钛液的5～20％(重量)；所述的金红石晶型促进剂的加入量为2～20％(重量)，搅拌1～5小时后送焙烧；所述的金红石晶型促进剂是指氯化氧钛。
本发明所说的氯化氧钛是将含量为20～36％的盐酸与水、二氧化钛按1比10比2的比例混合，于60～120℃反应3～10小时制得。
本发明以四价钛液为主要原料，在四价钛液中加入稀碱液促进晶种生成，采用自生晶种、常压热水解和外加金红石晶型促进剂工艺，在水解前选用所述生产工艺和控制条件，从而保证了晶体的转化，提高了金红石晶型转化率，使直接影响产品成本和质量的偏钛酸粒径在水解生成时得以控制，而不是靠生成后的物理粉碎，实现准确地控制偏钛酸的粒径既小又均匀，且形状规则稳定，同时降低焙烧温度，生产工艺简单，易于控制，产品成本一般为其它方法的三分之一左右。
本发明制备的金红石型纳米二氧化钛的主要技术指标纯度外观粒径 比表面积PH 表面性质≥98％ 白色粉 25～85纳米 ≥30m2/g 6～8亲水性具体实施方式
实施例一1、向Fe2+/TiO2＝0.3、四价钛含量为150克/升的四价钛液中加入浓度为4的碱液和稳定性为70毫升水/10毫升的晶种，加入量分别为四价钛液的18％、0.8％(均以重量计)；在常压下以2℃/分钟的升温速度加热至70℃，经4小时热水解而成粒径约为30纳米的偏钛酸，然后通过一次水洗、三价钛漂白、二次水洗除去偏钛酸中的可溶性杂质，控制偏钛酸中的铁含量小于80PPM，然后2、将经水洗合格后的偏钛酸用无离子水重新打浆，用氢氧化钠调整PH值为7.0，经静止沉淀选出所需粒径的浆液，然后进行固液分离，再用无离子水洗涤滤饼至滤液中不含有硫酸根，然后3、将经水洗合格后的滤饼用无离子水再次打浆，控制浆液中二氧化钛含量为200克/升，然后用直接蒸汽升温至50℃，再加入相当于二氧化钛重量的0.6％的单乙醇胺进行分散，然后4、向经分散处理后的偏钛酸浆料中加入氯化氧钛，加入量为浆料重量的8％，温度控制在90℃，搅伴4小时，然后5、在560℃温度下焙烧2小时，以除去偏钛酸中的物理水、化学水以及完成偏钛酸非晶体向金红石晶体的转变，然后6、用万能粉碎机进行粉碎制得粒径为25纳米的金红石型纳米二氧化钛粉末。
实施例二1、向Fe2+/TiO2＝0.2、四价钛含量为280克/升的四价钛液中加入浓度为17的碱液和稳定性为270毫升水/10毫升的晶种，加入量分别为四价钛液的7％、4％(均以重量计)；在常压下以3℃/分钟的升温速度加热至90℃，经5小时热水解而成粒径约为60纳米的偏钛酸，然后通过一次水洗、三价钛漂泊、二次水洗除去偏钛酸中的可溶性杂质，控制偏钛酸中的铁含量小于80PPM，然后2、将经水洗合格后的偏钛酸用无离子水重新打浆，用氢氧化钠调整PH值为8.0，经静止沉淀选出所需粒径的浆液，然后进行固液分离，再用无离子水洗涤滤饼至滤液中不含有硫酸根，然后3、将经水洗合格后的滤饼用无离子水再次打浆，控制浆液中二氧化钛含量为300克/升，然后用直接蒸汽升温至70℃，再加入相当于二氧化钛重量的0.3％的单乙醇胺进行分散，然后4、向经分散处理后的偏钛酸浆料中加入氯化氧钛，加入量为浆料重量的18％，温度控制在60℃，搅伴2小时，然后5、在650℃温度下焙烧4小时，以除去偏钛酸中的物理水、化学水以及完成偏钛酸非晶体向金红石晶体的转变，从而制得粒径为60纳米的金红石型纳米二氧化钛。
实施例三1、向Fe2+/TiO2＝0.4、四价钛含量为80克/升的四价钛液中加入浓度为10的碱液，加入量为四价钛液的10％(重量)；在常压下以1℃/分钟的升温速度加热至80℃，经4小时热水解而成粒径约为70纳米的偏钛酸，然后通过一次水洗、三价钛漂泊、二次水洗除去偏钛酸中的可溶性杂质，控制偏钛酸中的铁含量小于80PPM，然后2、将经水洗合格后的偏钛酸用无离子水重新打浆，用氢氧化钠调整PH直为9.0，经静止沉淀选出所需粒径的浆液，然后进行固液分离，再用无离子水洗涤滤饼至滤液中不含有硫酸根，然后3、将经水洗合格后的滤饼用无离子水再次打浆，控制浆液中二氧化钛含量为150g/I，然后用直接蒸汽升温至80℃，再加入相当于二氧化钛重量的0.5％的单乙醇胺进行分散，然后从而制得粒径为60纳米的金红石型纳米二氧化钛。
4、向经分散处理后的偏钛酸浆料中加入氯化氧钛，加入量为浆料重量的3％，温度控制在70℃，搅伴3小时，然后5、在600℃温度下焙烧3小时，以除去偏钛酸中的物理水、化学水以及完成偏钛酸非晶体向金红石晶体的转变，从而制得粒径为70纳米的金红石型纳米二氧化钛。
权利要求
1.一种制备金红石型纳米二氧化钛的方法，包括以Fe2+/TiO2＝0.10～0.40的四价钛液为主要原料，经水解、选分及洗涤、分散、焙烧，其特征在于(1)水解在四价钛含量为240～300克/升的四价钛液中加入稀碱液中进行；(2)向经分散处理后的偏钛酸浆料中加入金红石晶型促进剂，后经焙烧制备出金红石型纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于水解在四价钛含量为240～300克/升的四价钛液中还加入稳定性为50～300毫升水/10毫升的晶种，加入量为四价钛液的0.1～5.0％(重量)；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的稀碱液是指浓度为2～8％的稀碱液，加入量为四价钛液的5～20％(重量)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金红石晶型促进剂的加入量为2～20％(重量)，搅拌1～5小时后送焙烧。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金红石晶型促进剂是指氯化氧钛。
全文摘要
本发明提供一种制备金红石型纳米二氧化钛的方法,包括以Fe
文档编号C09C1/36GK1343745SQ01127478
公开日2002年4月10日 申请日期2001年10月23日 优先权日2001年10月23日
发明者武军, 李卫国, 吴兆栋, 陈宽济 申请人:济南裕兴化工总厂