Способ получения смешанных оксидов алюминия и титана Советский патент 1992 года по МПК C01F7/02 C04B35/10 

Изобретение относится к технологии соединений редких и цветных металлов, преимущественно к получению смешанных оксидов.

Известен способ получения смешанных оксидов алюминия и титана путем нагрева смеси алкоголята алюминия или титана и хлорида титана или алюминия при 100250°С. Затем для очистки от органических примесей и кристаллизации полученный продукт нагревают последовательно 2-3 ч при 250-300°С и 5-10 ч при 900-1100°С.

Указанный способ характеризуется неравномерностью распределения компонентов как в отдельном зерне, так и между зернами в массе получаемого продукта, наличием высокотемпературной стадии (9001100°С) кристаллизации получаемого

аморфного продукта, загрязнением целевого продукта органическими веществами, что вызывает необходимость очистки, усложняет технологию, делает ее зкологически опасной вследствие образования загрязненных сточных вод после отмывки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения смешанных оксидов алюминия и титана путем обработки предварительно высушенного оксида алюминия парами TiCl4 до установления адсорбционного равновесия, последующего гидролиза адсорбированного в парахTICU влажным воздухом и дальнейшего температурного отжига при 650-1000°С

Недостатком данного способа является невозможность регулирования содержания

диоксида титана, поскольку максимально достижимое его количество в продукте ограничено суммарным объемом пор и адсорбционной способностью используемого оксида алюминия и составляет (Syg 227 ,V;,0,53 ) 10 мае.%. Ввиду разной динамической активности оксида алюминия разброс в содержании Ti02 в продукте может составлять ±2%. Кроме того, наличие высокотемпературной стадии, необходимой для кристаллизации двуокиси титана, сопровождается при температуре отжига выше 800°С спеканием и фазовыми превращениями оксида алюминия с получением набора смешанных форм.

Цель изобретения - получение продукта с заданным содержанием диоксида титана и соотношением и размерами кристаллитов анатаза и рутила и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения смешанных оксидов алюминия и титана, включающему обработку предварительно высушенного оксида алюминия парами тетрахлорида титана и воды, обработку проводят при 200600°С многократно с удалением после каждой стадии обработки избытка тетрахлорида титана и хлорида водорода осушенным газом. Обработку оксида алюминия парами TiCl4 проводят до завершения реакциит( AI-OH) + TiCl4-l -4sAI-0-)mTICU-m + mHCI.

Контроль за полнотой протекания процесса осуществляют по содержанию титана в конечном продукте. Обработку парами воды продукта, полученного в результате осуществления реакции (1), проводят только после удаления из реакционного пространства избытка TiCl4 и HCI. Завершение процесса гидролиза

|-AbO-)mTiCl4-m + (4-m)H20 I-0-)mTi(OH)4-m+ + (4-m)HCI(2)

контролируют по прекращению выделения HCI на выходе из реактора и по содержанию хлора в твердой фазе. После тщательного высушивания полученный продукт подвергают вновь двухстадийной обработке и т.д.

Температурный интервал проведения процесса выбирают исходя из характера изменения фазового состава получаемого диоксида титана. При температуре менее 200°С получают аморфный диоксид титана. Проведение процесса при температуре более 600°С не приводит к изменению фазового состава по сравнению с 600°С, но сопровождается нежелательными побочными процессами хлорирования, термической и окислительной деструкцией поверхностных структур. Нижний предел кратности обработки определяют формированием

кристаллической структуры ТЮг только после двух циклов, верхний предел - необходимым содержанием ТЮа.

Пример 1.В реактор загружают оксид алюминия, высушивают в атмосфере воздуха при 200°С в течение 4 ч и обрабатывают парами тетрахлорида титана в потоке осушенного газа-носителя (воздух, инертный газ) до насыщения. Затем проводят парофазный гидролиз образца при200°Сдопре5кращения выделения хлорида водорода и высушивают продукт в потоке газа-носителя. Обработку повторяют еще раз (кратность обработки п 2). Продукт содержит 12 мас.% Т102 (tOO% рутильной со средним размером кристаллитов 250 А.

0 Примеры 2-9. Процесс проводят аналогично. Условия проведения процесса и полученные результаты приведены в таблице.

Из представленных в таблице данных

5 следует, что совокупность используемых в изобретении приемов позволяет получать смешанные оксиды алюминия и титана, регулируя содержание диоксида титана от 6,0 до 38,8 мас.%. Изменяя температуру проведения процесса от 200 до 600°С, можно регулировать фазовый состав диоксида титана впродуктеот 100% рутила до 100% анатаза. В интервале температуры 200-500°С в смешанной системе присутствует как рутиль5 ная, так и анатазная формы диоксида титана, соотношение между которыми определяется температурой синтеза. Размер кристаллитов диоксида титана также изменяется в рассматриваемом интервале температур. При температуре обработки менее 200°С получается продукт в аморфном состоянии. Повышение температуры более 600°С сопровождается снижением размеров кристаллитов диоксида титана.

5 По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет получать в составе смешанного продукта диоксид титана в кристаллической форме, причем с заданным (в зависимости от кратности и температуры

0 обработки) содержанием диоксида титана и фазовым составом и размерами кристаллитов.

ПЬскольку для регулирования фазового состава диоксида титана в смешанном продукте по известному способу необходима дополнительная высокотемпературная обработка, то исключение ее благодаря техническому решению в способе является дополнительным преимуществом его по

сравнению с известным, что позволяет упростить процесс.

Формула изобретения Способ получения смешанных окси/ ов алюминия и титана, включающий обработку предварительно высушенного оксида алюминия парами тетрахлорида титана и воды.

отличающийся тем, что, с целью получения продукта с регулируемым содержанием диоксида титана и соотношением и размерами кристаллов анатаза и рутила и упрощения процесса, обработку проводят при 200-бОО°С многократно с удалением избытка тетрахлорида титана и хлористого водорода продувкой осушенным газом.

Изобретение относится к технологии соединений редких и цветных металлов, пре-/имущественно к получению смешанных оксидов. Цель - получение продукта с заданными содержанием диоксида титана, соотношением и размерами кристаллитов анатаза и рутила и упрощение процесса. Это достигается многократной обработкой предварительно высушенного оксида алюминия парами тетрахлорида титана и воды при 200-600°С с удалением после каждой стадии обработки избытка физически сорбированных реагентов продувкой газом. По сравнению со способом-прототипом это позволяет получать в составе смешанного продукта диоксид титана в кристаллической форме и регулировать посредством температуры обработки его фазовый состав и размеры кристаллитов. 1 табл.^