專利名稱：氧化鈦的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備氧化鈦的方法。尤其地，本發(fā)明涉及一種制備適合用于光催化劑的氧化鈦的方法。
人們已經(jīng)研究了由氧化鈦所表現(xiàn)出的光催化活性來除去空氣中的惡臭物質(zhì)和清潔窗玻璃和公路墻。近來，采用可見光作為光源的分解和消除方法由于其較寬的使用性和便利性已引起人們的注意，并且因此人們已經(jīng)進(jìn)一步研究了采用可見光的照時(shí)而顯示出較高光催化活性的氧化鈦。
盡管人們已經(jīng)提出了用于制備這樣一種氧化鈦的方法的各種工藝方法，但該生產(chǎn)過程存在許多問題，即需要裝有真空容器的特殊裝置并且所制得的氧化鈦其光催化活性不足。當(dāng)需要小粒徑的氧化鈦時(shí)，例如當(dāng)將氧化鈦均勻施加到氣車材料或建筑材料例如窗玻璃和公路墻上時(shí)，上述問題尤其成為阻礙，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種易于制備氧化鈦的方法，該氧化鈦通過可見光照射顯示出高光催化活性而不需采用裝有真空容器的特殊裝置。優(yōu)選地，本發(fā)明的目的在于提供一種易于制備具有小粒徑的氧化鈦的方法。
本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)研究了氧化鈦的制備方法并完成了本發(fā)明。
即本發(fā)明提供一種氧化鈦的制備方法，它包括如下步驟(i)使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量進(jìn)行反應(yīng)或在pH值約為2-7下使鈦化合物與堿反應(yīng)以得到反應(yīng)產(chǎn)物，和(ii)煅燒所得產(chǎn)物。
本發(fā)明的氧化鈦是通過包括如下步驟的方法制得的(i)使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量進(jìn)行反應(yīng)或在pH值約為2-7下使鈦化合物與堿反應(yīng)以得到反應(yīng)產(chǎn)物，和(ii)煅燒所得產(chǎn)物。
本發(fā)明所使用的鈦化合物可以是任何一種與堿反應(yīng)能制得氫氧化鈦的鈦化合物，其實(shí)例是三氯化鈦(TiCl3)、四氯化鈦(TiCl4)、硫酸鈦[Ti(SO4)2·mH2O，0≤m≤20]、含氧硫酸鈦[TiOSO4·nH2O，0≤n≤20]、氯氧化鈦(TiOCl2)等。在它們當(dāng)中，優(yōu)選采用含氧硫酸鈦。優(yōu)選使用純度較高的鈦化合物且更優(yōu)選使用純度為99重量％或更高的鈦化合物。通過使用純度較高的鈦化合物，可以獲得顯示出高催化劑活性的極微小顆粒狀氧化鈦。在三氯化鈦的情況下采用JIS K8401-1992的方法和在四氯化鈦的情況下采用JIS K8460-1992的方法可測(cè)得鈦化合物的純度。在含氧硫酸鈦的情況下，可通過測(cè)量主要組份TiO2和SO3的含量與雜質(zhì)，例如SiO2、P2O5和Nb2O5的含量以獲得純度并按照如下方程式計(jì)算其純度純度(％)＝[(A1＋A2)/(A1＋A2＋A3＋A4＋A5＋…)]×100，其中A1和A2分別表示TiO2和SO3的含量(重量％)和A3、A4、A5、…分別表示雜質(zhì)例如SiO2、P2O5和Nb2O5的含量(重量百分比)。
本發(fā)明的一種生產(chǎn)方法(第一種生產(chǎn)方法)包括在煅燒步驟之前使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量進(jìn)行反應(yīng)的步驟。
在使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量進(jìn)行反應(yīng)的情況下，化學(xué)計(jì)量的量實(shí)際上等價(jià)于被轉(zhuǎn)換鈦化合物摩爾量的(B×C)倍量(摩爾)，將酸根的化合價(jià)C與1摩爾鈦化合物的中所含酸根的數(shù)B相乘而計(jì)算出(B×C)。將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量是例如在采用三氯化鈦的情況下為被轉(zhuǎn)換的鈦化合物摩爾量的3倍(摩爾)的量，在采用四氯化鈦的情況下為被轉(zhuǎn)換的鈦化合物摩爾量的4倍(摩爾)的量，在采用硫酸鈦的情況下為被轉(zhuǎn)換的鈦化合物摩爾量的4倍(摩爾)的量，在采用含氧硫酸鈦的情況下為被轉(zhuǎn)換的鈦化合物摩爾量的2倍(摩爾)的量，在采用氯氧化鈦的情況下為被轉(zhuǎn)換的鈦化合物摩爾量的2倍(摩爾)的量。在第一種生產(chǎn)方法中，使鈦化合物與氨以超過化學(xué)計(jì)量的量進(jìn)行反應(yīng)且氨的量以是化學(xué)計(jì)量的約12倍或更多，優(yōu)選約2倍或更多倍，和化學(xué)計(jì)量的約20倍或更少，優(yōu)選約10倍或更少。
可在大約70℃或更低溫度下進(jìn)行鈦化合物與氨的反應(yīng)。溫度優(yōu)選約40℃或更低和更優(yōu)選約-5℃或更低。可以在工藝方法中包括將鈦化合物放入反應(yīng)容器中，加入氨，例如氨溶液(氨水)同時(shí)攪拌并混合它們的步驟，在工藝方法中包括將氨放入反應(yīng)容器中，加入鈦化合物同時(shí)攪拌和混合它們的步驟，或者在工藝方法中包括同時(shí)將鈦化合物和氨放入反應(yīng)容器中并混合它們的步驟進(jìn)行反應(yīng)。
本發(fā)明的另一種生產(chǎn)方法(第二種生產(chǎn)方法)包括在煅燒步驟之前在pH值約為2-7下使鈦化合物與堿進(jìn)行反應(yīng)的步驟。在該工藝方法中，pH為鈦化合物和堿的混合溶液或料漿的pH值?？稍趐H值約為2-7下完全(從開始到結(jié)束)進(jìn)行該反應(yīng)。
對(duì)于該反應(yīng)，可采用將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦的所有工藝方法?？稍诎ㄈ缦虏襟E的工藝中進(jìn)行該反應(yīng)將含水介質(zhì)放入反應(yīng)容器中，然后將鈦化合物和堿的水溶液送入反應(yīng)容器中同時(shí)攪拌它們或者在包括如下步驟的工藝中進(jìn)行連續(xù)不斷地將含水介質(zhì)、鈦化合物和堿送入反應(yīng)管中。氫氧化鈦的產(chǎn)量可約為90％或更高和優(yōu)選約為95％或更高?？梢栽趐H值約為2或更高和pH值約為7或更低的情況下進(jìn)行該反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)的pH值高于7時(shí)，最終所得氧化鈦(通過煅燒鈦化合物與堿的反應(yīng)產(chǎn)物所得到的)的粒徑大。反應(yīng)的pH值優(yōu)選約為2.5或更高，更優(yōu)選約為3或更高和優(yōu)選約為5.5或更低，更優(yōu)選約為5或更低。
在pH值約為2-7下與鈦化合物反應(yīng)的堿的實(shí)例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或氨的水溶液，除它們之外的，例如還包括聯(lián)氨、羥胺、單乙醇胺、無環(huán)胺化合物、環(huán)脂族胺化合物或類似物的水溶液。在它們當(dāng)中，優(yōu)選使用氨的水溶液(氨溶液)。當(dāng)以水溶液的形式使用堿時(shí)，水溶液中堿的濃度可以是大約0.05重量％或更高和大約50重量％或更低。
可以約在5℃或更高，優(yōu)選約在20℃或更高的溫度下和可以約在90℃或更低，優(yōu)選約在70℃或更低的溫度下進(jìn)行pH值約為2-7下的鈦化合物與堿的反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溫度高于約90℃時(shí)，可使鈦化合物與堿之間的反應(yīng)局部進(jìn)行和所制得的反應(yīng)產(chǎn)物不均勻，從而最終所得氧化鈦的粒徑變大。
在pH值約為2-7下的反應(yīng)所制得的產(chǎn)物優(yōu)選其后通過與堿進(jìn)一步混合而被老化。可在包括于恒定的溫度范圍內(nèi)在堿存在下保持含產(chǎn)物的料漿的工藝步驟中進(jìn)行老化。對(duì)于老化而言，可將堿特別加入到含產(chǎn)物的料漿中，該料漿是通過使產(chǎn)物與反應(yīng)制備的含最終鹽(如硫酸銨或類似物)的溶液分離然后分散產(chǎn)物而制得的。通過如此老化產(chǎn)物，煅燒產(chǎn)物后所得氧化鈦可以具有極微小顆粒的形狀并在可見光照射下顯示出極好的光催化活性。
在pH值約為2-7下反應(yīng)所用的堿和老化所用的堿可以或不必是相同類型的堿，并且它們?cè)谌芤褐械暮?在以溶液的形式加入的情況下)可以或不必相同。用于老化的優(yōu)選堿的實(shí)例是氨溶液和氨溶液的氨含量可以是大約0.05重量％或更高和大約50重量％或更低。老化的溫度可以是大約0℃或更高，優(yōu)選約10℃或更高，和可以是大約110℃或更低，優(yōu)選約80℃或更低。老化的時(shí)間期限沒有限制并隨著堿含量和老化溫度而變化。時(shí)間期限可以是大約0.01小時(shí)或更長(zhǎng)，優(yōu)選約0.5小時(shí)或更長(zhǎng)和可以在60小時(shí)的范圍內(nèi)，優(yōu)選約在24小時(shí)內(nèi)。
在pH值約為2-7下反應(yīng)所用的堿和老化所用的堿的總量?jī)?yōu)選為超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量。尤其地，總量可以是化學(xué)計(jì)量的大約1.1摩爾倍或更多，優(yōu)選約1.5摩爾倍或更多，和大約20摩爾倍或更低，優(yōu)選約10摩爾倍或更低。所使用堿的總量越多，最終所得極微小顆粒狀氧化鈦的光催化活性則越高。此外，當(dāng)數(shù)量超過化學(xué)計(jì)量的一定數(shù)量時(shí)，則難以獲得與該數(shù)量相當(dāng)?shù)墓獯呋钚浴?br> 使鈦化合物與氨以超過化學(xué)計(jì)量的量反應(yīng)所得的產(chǎn)物，使鈦化合物與堿在pH值約為2-7下反應(yīng)所得的產(chǎn)物，或老化每一種產(chǎn)物所得的產(chǎn)物可以在反應(yīng)混合物的料漿中制得?？蓪⒑a(chǎn)物的料漿原樣或?qū)⒘蠞{固液分離和必要時(shí)清洗分離固體之后用于煅燒步驟。采用壓濾、真空過濾、離心分離、傾濾或類似的方法進(jìn)行分離。另一方面，也可采用氣流干燥法加熱料漿以蒸發(fā)其中的液體的方法進(jìn)行分離。
煅燒所得料漿或通過分離操作從料漿回收的產(chǎn)物?？梢约s在300℃或更高溫度下進(jìn)行煅燒，優(yōu)選約在350℃或更高溫度，和可以約在600℃或更低溫度下進(jìn)行煅燒，優(yōu)選約在500℃或更低溫度。當(dāng)煅燒溫度太高時(shí)，所得氧化鈦的光催化活性會(huì)降低。可以在氣動(dòng)輸送爐、隧道式烘爐、旋轉(zhuǎn)爐等內(nèi)進(jìn)行煅燒。
本發(fā)明方法所制得的氧化鈦具有銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。該氧化鈦被紫外光和/或可見光照射時(shí)顯示出光催化活性。被可見光照射顯示出極高光催化活性的氧化鈦可以是通過包括如下步驟的方法獲得的氧化鈦，(i)使鈦化合物與氨以超過化學(xué)計(jì)量的量反應(yīng)或使鈦化合物與堿在pH值約為2-7下反應(yīng)，以獲得反應(yīng)產(chǎn)物，(i)’將額外添加堿加入到產(chǎn)物中以進(jìn)行老化和(ii)煅燒該產(chǎn)物。可將所得氧化鈦原樣或在進(jìn)行成型工序之后，用作各種用途，例如用于分解大氣中的NOx，用于分解和除去惡臭物質(zhì)和霉菌或用于分解和除去水中的有機(jī)溶劑。此外，在煅燒鈦化合物與堿在pH值約為2-7下反應(yīng)所得的反應(yīng)產(chǎn)物之后獲得的氧化鈦為平均粒徑約為20μm或更小的極微細(xì)顆粒并且適合用于需均勻涂覆在基體上的涂覆材料的原料。
如上所述，采用本發(fā)明的制備方法可以很容易地制得具有高光催化活性的氧化鈦。也能容易地獲得平均粒徑約為20μm或更小并顯示出光催化活性的極微細(xì)顆粒狀氧化鈦。進(jìn)一步地，結(jié)合老化步驟，可以很容易地制得在可見光照射下光催化活性方面更好的極微細(xì)顆粒狀氧化鈦。
在2000年7月31日提交的日本專利申請(qǐng)第2000-230779號(hào)和在2000年12月21日提交的日本專利申請(qǐng)第2000-388333號(hào)中描述了本發(fā)明制備氧化鈦的方法，本文將它們所全部公開的內(nèi)容作為參考合并提出。
采用如下實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但不應(yīng)將其作為本發(fā)明范圍的限制。采用如下方法測(cè)量氧化鈦的平均粒徑和晶體結(jié)構(gòu)并評(píng)價(jià)其催化劑活性。
平均粒徑(μm)將需測(cè)量的氧化鈦分散在六偏磷酸鈉水溶液中(0.2重量％，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司制備)，然后采用粒徑分布測(cè)量裝置(商標(biāo)名MICROTRACHRA型9320-X100，由Nikkiso有限公司生產(chǎn))在溶液中測(cè)量氧化鈦的50體積％的直徑。將所得50體積％的直徑認(rèn)為是氧化鈦的平均粒徑。
晶體結(jié)構(gòu)采用X-射線衍射儀(商標(biāo)名RAD-IIA，由Rigaku Denki有限公司制造)得到氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)。
催化劑活性的評(píng)定將一個(gè)其上有0.3g樣品氧化鈦的直徑5cm的玻璃陪替氏培養(yǎng)盤放置在一個(gè)密封型玻璃反應(yīng)器(直徑8cm，高10cm，體積約0.5L)中。反應(yīng)器中充滿氧與氮的體積比為1/4(即氧∶氮＝1∶4)的混合氣體，用13.4μmol的乙醛密封且然后用容器外的可見光進(jìn)行照射。采用可以斷開波長(zhǎng)約為430nm或更短的紫外光的裝有紫外線切斷濾光器(由Asahi Techno-玻璃有限公司生產(chǎn)，該公司原名為Toshiba玻璃有限公司，商標(biāo)名Y-45)和裝有可以斷開波長(zhǎng)約為830nm或更長(zhǎng)的紅外光的紅外線切斷濾光器(由USHIO有限公司生產(chǎn)，商標(biāo)名Supercold濾光器)的500瓦氙燈(由USHIO有限公司生產(chǎn)，商標(biāo)名光學(xué)Modulex SX-U1500XQ，燈UXL-500SX)作為光源進(jìn)行照射。當(dāng)可見光照射分解乙醛時(shí)，由于氧化鈦的光催化活性產(chǎn)生二氧化碳。采用光聲多氣體記錄器(由INNOVA制造的型號(hào)為1312)根據(jù)時(shí)間的推移測(cè)量所產(chǎn)生的二氧化碳的濃度。采用二氧化碳濃度的變化可計(jì)算出二氧化碳的形成速度從而評(píng)價(jià)氧化鈦對(duì)于乙醛的光催化活性。二氧化碳較高的形成速度顯示出對(duì)于乙醛較高的光催化活性。
實(shí)施例1向1升燒瓶?jī)?nèi)注入40克水。然后在攪拌的同時(shí)將60克水合含氧硫酸鈦(由SOEKAWA CHEMICAL有限公司生產(chǎn)) (純度99.93％，SiO2的含量0.011重量％，P2O5的含量0.034重量％，Nb2O5的含量0.03重量％)加入并溶解。采用一個(gè)蒸發(fā)器在70℃下除去水濃縮所得溶液以獲得含氧硫酸鈦。另一方面，用180克水稀釋270克25％的氨溶液(氨水)(特級(jí)，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))以制備15％的氨溶液。于-30℃下在冷卻罐內(nèi)冷卻15％氨溶液然后在以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌的同時(shí)相所得含氧硫酸鈦加入其中并混合而進(jìn)行反應(yīng)并得到料漿。(此時(shí)所用氨的量與8摩爾倍的將含氧硫酸鈦轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的氨的化學(xué)計(jì)量的量相當(dāng))。過濾所得料漿得到氫氧化鈦，并洗滌和干燥所得氫氧化鈦。之后于400℃下在空氣中煅燒所得氫氧化鈦1小時(shí)得到顆粒狀氧化鈦。
測(cè)量所得氧化鈦對(duì)乙醛的光催化活性。結(jié)果是每克氧化鈦的二氧化碳形成速率為189.9μmol/h。
實(shí)施例2向1升燒瓶?jī)?nèi)注入100克水。然后在攪拌的同時(shí)將60克與實(shí)施例1中使用的相同等級(jí)的水合含氧硫酸鈦(由SOEKAWA CHEMICAL有限公司生產(chǎn))加入并溶解。采用一個(gè)蒸發(fā)器在70℃下除去水濃縮所得溶液以獲得含氧硫酸鈦。于-30℃下在冷卻罐內(nèi)，冷卻68克25％的氨溶液(特殊等級(jí)，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))，然后在以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌的同時(shí)將所得含氧硫酸鈦加入其中并混合而進(jìn)行反應(yīng)并得到料漿。(此時(shí)所用氨的量與2摩爾倍的將含氧硫酸鈦轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的氨的化學(xué)計(jì)量的量相當(dāng))。過濾所得料漿得到氫氧化鈦，并洗滌和干燥所得氫氧化鈦。之后于400℃下在空氣中煅燒所得氫氧化鈦1小時(shí)得到顆粒狀氧化鈦。
測(cè)量所得氧化鈦對(duì)乙醛的光催化活性。結(jié)果是每克氧化鈦的二氧化碳形成速率為93.88μmol/h。
實(shí)施例3在68克水中溶解102克與實(shí)施例1中使用的相同等級(jí)的水合含氧硫酸鈦以制備pH值約為1的含氧酸鈦水溶液。
將300克的水注入1升裝有pH電極和與pH電極相連接的pH調(diào)節(jié)器的燒瓶?jī)?nèi)，使得當(dāng)加入25重量％的氨溶液(特級(jí)，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))時(shí)其內(nèi)的pH值保持不變。將pH調(diào)節(jié)器的pH值設(shè)定為4和燒瓶?jī)?nèi)水的pH值調(diào)整為設(shè)定pH值。隨著以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌的同時(shí)，將170克按照上述方式制備的含氧硫酸鈦水溶液以5ml/min加入燒瓶?jī)?nèi)并與加入到燒瓶?jī)?nèi)的氨溶液進(jìn)行反應(yīng)，與此同時(shí)采用pH調(diào)節(jié)器控制由反應(yīng)制備的所得料漿的pH值。將58克的25重量％的氨溶液注入燒瓶中直到完全加入含氧硫酸鈦的水溶液。在加入含氧硫酸鈦水溶液后1分鐘時(shí)間內(nèi)，燒瓶?jī)?nèi)料漿的pH在3.6-4.6的范圍內(nèi)。從開始添加后的5分鐘到完成添加，料漿的pH值為pH3.9-4.0。在開始添加含氧硫酸鈦時(shí)料漿的溫度為24℃和完成添加時(shí)為40℃。
在攪拌的同時(shí)保持上述所得料漿1小時(shí)，然后向其中加入56克氨溶液(25重量％，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))。在攪拌的同時(shí)再保持料漿1小時(shí)以使料漿中含有的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行老化。在老化的同時(shí)，料漿的溫度恒定為30℃(加入到燒瓶中的氨溶液內(nèi)氨的總量為114克，它與2摩爾倍的將含氧硫酸鈦轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的氨的化學(xué)計(jì)量的量相當(dāng))。
過濾、洗滌并干燥老化后得到的含反應(yīng)產(chǎn)物的料漿。之后于400℃下在空氣中煅燒干燥產(chǎn)品1小時(shí)得到顆粒狀氧化鈦。該氧化鈦的平均粒徑約為3.5μm并具有銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。
測(cè)量所得氧化鈦對(duì)乙醛的光催化活性。結(jié)果是每克氧化鈦的二氧化碳形成速率為20.93μmol/h。
實(shí)施例4在408克水中溶解102克與實(shí)施例1中使用的相同等級(jí)的水合含氧硫酸鈦以制備pH值約為1的含氧硫酸鈦水溶液。
將300克的水注入1升裝有pH電極和與pH電極相連接的pH調(diào)節(jié)器的燒瓶?jī)?nèi)，使得當(dāng)加入25重量％的氨溶液(特級(jí)，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))時(shí)其內(nèi)的pH值保持不變。將pH調(diào)節(jié)器的pH值設(shè)定為4和燒瓶?jī)?nèi)水的pH值調(diào)整為設(shè)定pH值。隨著以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌的同時(shí)，將510克按照上述方式制備的含氧硫酸鈦水溶液以5ml/min加入燒瓶?jī)?nèi)并與加入到燒瓶?jī)?nèi)的氨溶液進(jìn)行反應(yīng)，與此同時(shí)采用pH調(diào)節(jié)器控制由反應(yīng)制備的所得料漿的pH值。將58克的25重量％的氨溶液注入燒瓶中直到完全加入含氧硫酸鈦的水溶液。(58克氨溶液中氨的量等同于1摩爾倍的將含氧硫酸鈦轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的氨的化學(xué)計(jì)量的量相當(dāng))。在加入含氧硫酸鈦水溶液后1分鐘時(shí)間內(nèi)，燒瓶?jī)?nèi)料漿的pH在2.7-6.4的范圍內(nèi)。從開始添加后的20分鐘到完成添加，料漿的pH值為PH3.9-4.1。在開始添加含氧硫酸鈦時(shí)料漿的溫度為24℃和完成添加時(shí)為33℃。
過濾、洗滌并干燥老化后得到的含反應(yīng)產(chǎn)物的料漿。之后于400℃下在空氣中煅燒干燥產(chǎn)品1小時(shí)再次洗滌并干燥以得到顆粒狀氧化鈦。該氧化鈦的平均粒徑約為3.5μm并具有銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。
測(cè)量所得氧化鈦對(duì)乙醛的光催化活性。結(jié)果是每克氧化鈦的二氧化碳形成速率為2.76μmol/h。
對(duì)比實(shí)施例1在1升燒瓶中的408克水中溶解102克與實(shí)施例1中使用的相同等級(jí)的水合含氧硫酸鈦以制備含氧硫酸鈦水溶液。隨著以400rpm的轉(zhuǎn)速攪拌的同時(shí)，將58克的氨溶液(25重量％，由Wako純化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn))以5ml/min注入其中并與含氧硫酸鈦水溶液反應(yīng)。(58克氨溶液中氨的量與1摩爾倍的將含氧硫酸鈦轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的氨的化學(xué)計(jì)量的量相當(dāng))。在加入氨溶液后1分鐘時(shí)間內(nèi)，燒瓶?jī)?nèi)所得料漿的pH值為0.7。在氨溶液添加完成時(shí)，料漿的pH值為4.0。在開始添加氨溶液時(shí)料漿的溫度為62℃和然后完成添加時(shí)溫度為65℃。
過濾、洗滌并干燥老化后得到的含反應(yīng)產(chǎn)物的料漿。之后于400℃下在空氣中煅燒干燥產(chǎn)品1小時(shí)得到顆粒狀氧化鈦。該氧化鈦的平均粒徑約為41.8μm。
測(cè)量所得氧化鈦對(duì)乙醛的光催化活性。結(jié)果是每克氧化鈦的二氧化碳形成速率為0μmol/h。
權(quán)利要求
1.一種氧化鈦的制備方法，包括如下步驟(i)使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量反應(yīng)或使鈦化合物與堿在pH值約為2-7下反應(yīng)，以獲得反應(yīng)產(chǎn)物和(ii)煅燒所得產(chǎn)物。
2.按照權(quán)利要求1的氧化鈦的制備方法，其中進(jìn)一步包括在煅燒步驟之前將堿加入到反應(yīng)產(chǎn)物中以進(jìn)行老化的步驟。
3.按照權(quán)利要求2的氧化鈦的制備方法，其中用于反應(yīng)的堿/或氨和用于老化的堿的總量為超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量。
4.按照權(quán)利要求2或3的氧化鈦的制備方法，其中所述反應(yīng)和老化都使用氨。
5.按照權(quán)利要求1的氧化鈦的制備方法，其中在溫度約為70℃或更低溫度下進(jìn)行步驟(i)的反應(yīng)。
全文摘要
提供一種氧化鈦的制備方法,它包括如下步驟:(i)使鈦化合物與氨以超過將鈦化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈦所必需的化學(xué)計(jì)量的量反應(yīng)或使鈦化合物與堿在pH值約為2－7下反應(yīng),以獲得反應(yīng)產(chǎn)物和(ii)煅燒所得產(chǎn)物。該氧化鈦被可見光照射時(shí)顯示出高光催化活性。
文檔編號(hào)C01G23/08GK1336326SQ0111789
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者酒谷能彰, 小池宏信 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社