Способ получения высокодисперсной двуокиси титана Советский патент 1983 года по МПК C09C1/36 

Р

кл

Е

Изобретение относится к способам получения высокодисперсной двуокиси титана, используемой в качестве светочунствительного компонента в фотографических материалах, фотокатализаторах, а также при производстве печатных плат аддитивным методом.

Известен способ получения высокодисперсной двуокиси титана путем жидкофазного гидролиза сульфата титана, включающий суспеидирование двуокиси титана в воде, обработку полученной суспензии щелочным агентом, фильтрование полученного осадка, термообработку его, отбеливание и размалывание прокаленного продукта. Полученная таким o6pa3ONf двуокись титана имеет кристаллическую структуру анатаза и размер час-тиц до 0,1 мкм ij .

Недостатком этого метода является большое количество трудоемких операций, а также возможность загрязнения двуокиси титана неконтролируемыми примесями, снижающими ее фотокаталитическую активность.

Наиболее близким по технической сущност йк изобретению является способ получения высокодисперсной двуокиси титана, включающий сжигани предварительно нагретого до 350°С тетрахлорида титана в смеси, состоящей из кислорода или окиси углерода и водорода с некоторым избыт-; ком кислорода при 1200-1400°С.

Приготовленная таким образом двуокись титана имеет модификацию рутила и характеризуется достаточно высокой степенью дисперсности L2

Однако фоточувствительность ее очень низка, а удельная фотокаталитическая активность ее, определяемая по реакции восстановления метиленового голубого, составляет всего 2,5-3,0«10 мг/млм/мин.

Целью изобретения является обеспечение, получения высокодисперсной двуокиси титана с повышенной фоточувствительностью.

Поставленная цель достигается способом получения высокодиспереной двуокиси титана, включающим сжигание тетрахлорида титана в смеси, состоящей из предварительно осушенного и нагретого кислородсодержащего газа и водорода, в качестве кислородсодержащего газа на сжигани подают предварительно осушенный и нагретый при 70-100 С воздух, процесс сжигания Ьедут при ТОО-ЮСО С, а полученный при этом продукт Обрабатывают парами воды при 170-200 С

Предлаг аемый способ получения высокодиспереной двуокиси титана обеспечивает фоточувствительность целевого продукта, на несколько по рядков превышающую фоточувствительность двуокиси титана полученной по известному способу.

Физико-химическая сущность предлагаемого способа заключается в процессе протекания плаиленного гидролиза паров тетрахлорида титана в водородно-кислородном пламени при недостатке кислорода по следующей реакции

ZH + 0 TiO + tHCl

Частично протекает также реакция

TiCl4+ 0 TiO + 2Cl2 .

В результате образуется высокодисперсная- пирогенная двуокись титана с нестехиометрическим составом,

состоящая из двух модификаций анатаза и рутила, вследствие чего

материал является высокодефектным

с большой парамагнитной восприимчивостью, что определяет его высокую фоточувствительность.

Последующая обработки полученного продукта парами воды проводится для освобождения поверхности двуокиси титана от адсорбированных на ней газов НС1 и Cl.

Выбор тe «lepaтypныx условий проведения процесса по предлагаемому изобретению определяется следующим.

Интервал температур 70-100 С обусловлен необходимостью достижения. стопроцентной гомогенизации паров тетрах торида титана с заданным количеством осушенного транспортирукнцего воздуха в условиях испарения, что

обеспечивает однородность и высокую дисперсность продукта на стадии пламенного гидролиза. Понижение температуры ниже 70°С ведет к -недостаточной концентрации паров тетрахлорида титана в смеси и снижению однородности продукта. Повышение температуры .выше З-ОО С ведет к укрупнению частиц целевого продукта.

Температура пламенного гидролиза 700-1000°С лимитируется как скоростью протекания процесса получения высокодиспереной двуокиси титана, так и структурой получаемого продукта. При температуре ниже скорость процесса резко падает и реакция гидролиза-окисления не доходит до конца, что существенно снижает фоточувствительность целевого продукта.

Повышение температуры выше нарушает соотношение анатазной и рутильной форм двуокиси Читана,.что приводит к уменьшению удельной поьерхностИИ фоточувствйтельности

тапучаемого продукта. Уменьшение температуры обработки парами воды ниже 150°С также снижает фоточувствительность целевого продукта, а обработка при температу ре выше 200°С увеличивает расход энергии, без существенного изменения фоточувствительности. Процесс получения двуокиси титана по.предлагаемому изобретению является непрерывным технологическим циклом и осуществляется следующим образом. Сухой воздух при 70-100с насыщают парами тетрахлорида титана, пропуская его в поверхностном испарителе над поверхностью подогретого Tic Ц смешивают его с водородом и полученную смесь подают на сжигающее устройство. Образующиеся в процессе двуокись титана на выход обрабатывают парами воды. Пример 1. На сжигающее устройство подают 100 нм осушенного и нагретого до 100°С воздуха, 10 л TIC 14 i/i 40 нм водорода. Приготовленную смесь сжигают при ЮОО а затем продукт сжигания обрабаты:вают парами воды при . Фоточувствительность полученной двуокиси титана оценивают по ее удельной фотокаталитической активности в реакции восстановления мети ленового гол бого. Полученная по примеру двуокись титана имеет размер частиц 0,020,04 мкм, удельную поверхность 80 и фотокаталитическую активг ность 3,0 мг/мл. , в то времякак двуокись титана, приготовленная по известному способу имеет фотокаталитическую активность 3, мг/мл-м -мин. Пример 2. 100 им осушенного и нагретого до воздуха, 10 л Tip 14 и 40 нм водорода сжига ют при . Затем продукт сжигания обрабатывают парами воды при 200°С. Полученная двуоксиь титана имеет удельную поверхность 80 и фотокаталитическую активность 2,9 мг/млМ-мин. Пример 3. На сжигающее устройство подают 100 нм осушенного и нагретого до воздуха, 20 л TiCl и 40 нм водорода. Смесь сжигаю : при , а затем продукт сжигания обрабатывают парами воды при 20Ь°С. Полученная двуоксиь титана имеет удельную поверхность 50 и фотокаталитическую активность 2,0 мг/млММин. Пример 4. Двуокись титана получают аналогично примеру 3, но обработку продукта сжигания парами воды проводят при 150с. Полученная двуоксиь титана имеет удельную .поверхность 50 . и фотокаталитическую активность 0,9 мг/мл-м.мин. Таким образом приведенные данные показывают, ч.то способ получения высокодисперсной двуокиси титана по предлагаемому изобретению обеспечивает получение целевого продукта с фоточувствительностью значительно превышающей фоточувствительносгть двуокиси титана, приготовленной по известному способу. Технико-экономическая эффективность данного изобретения определяется высокой фоточувствительностью высокодисперсной двуокиси титана, ЧТО позволяет широко использовать ее в качестве фотокатализатора для окислительно-восстановителышх процессов и, в частности, для аддитивной технологии получения печатных , а также для производства фотографических материалов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий сжигание тетрахлорида титана в смеси, состоящей из кислородсодержащего газа и водорода, о т т личающийся тем, что, с цельюобеспечения получения целевого продукта с повышенной фоточувствительностью в качестве кислородосодержащего газа на сжигание подают предварительно осушенный и нагретый при 70-100 с воздух, процесс сжигания ведут при 700-100р°С, а полученный при этом йродукт обрабатывают парами воды при 170-200с.