Способ получения высокодисперсной двуокиси титана

 

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.

- -ае «ii

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

: ","З(Я) С 09 С 1 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3353589/23-26. (22) 21.07.81 (46) 23.09.83. Бюл. Р 35 (72} Я.С,Мазуркевич, М.И,Хома, Н.И.Зозуля, И.М.Кобаса и В.И.Ватаманюк (71) Черновицкий ордена Трудового

Красного Знамени государственный. университет (53) 546.824-31:539.215.4(088.8) .(56) 1. Патент .США 9 3709984, кл. С 01 G 23/04, опублик, 1973.

2. Патент Англии Р 1052896, кл, С 01 С 23/04, опублик. 1964. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий сжигание тетрахлорида титана в смеси, состоящей из кислородосодержащего газа и водорода, о т -, л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения получения целе.вого продукта с повышенной фоточувствительностью в качестве кислородосодержащего газа на сжигание подают предварительно осушенный и нагретый при 70-100 С воздух, процесс сжио гания ведут при 700-1000аС, а полученный при этом продукт обрабаты-., фвают парами воды при: 170-200ОС.

Изобретение относится к способам получения высокодисперсной двуокиси титана, используемой в качестве светочувствительного 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 суспендирование двуокиси титана в воде, обработку полученной суспенэии щелочным агентом, фильтрование полученного осадка, термообработку его, отбеливание и размалывание прокаленного продукта. Полученная таким образом двуокись титана имеет кристаллы-вескую структуру анатаза и размер час.тиц до 0,1 мкм (1), Недостатком этого метода является большое количество трудоемких операций, а также воэможность загрязнения двуокиси титана неконтролируемыми примесями, снижающими ее фотокаталитическую активность.

Наиболее близким по технической сущностй к изобретению является способ получения высокодисперсной двуокиси титана, включающий сжигание предварительно нагретого до 350 С

0 тетрахлорида титана в смеси, состоящей из кислорода или окиси углерода и водорода с некоторым избыт-,. когл кислорода при 1200-1400 С. о

Приготовленная таким образом двуокись титана имеет модификацию рутила и характеризуется достаточно высокой степенью дисперсности (2j .

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

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

Поставленная цель достигается способом получения высокодисперсной двуокиси титана, включающим сжигание тетрахлорида титана в смеси, состоящей из предварительно осушенного и нагретого кислородсодержащего газа и водорода, в качестве кислородсодержащего газа на сжигание подают предварительно осушенный и нагретый при 70-100 С воздух, процесс сжигания ведут при 700-1000 С, а полученный при этом продукт обо рабатывают парами воды при 170-200 С.

Предлагаемый способ получения высокодисперсной двуокиси титана обеспечивает фоточувствительность целевого продукта, на несколько порядков превышающую фоточувствительность двуокиси титана, полученной по известному способу.

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

10 TiС1 + 2Н + 0 = Ti0 + 4НС1

Частично протекает также реакция

Ti Ñ14+ 0 = T10 + 2С1

В результате образуется высокодисперсная пирогенная двуокись ти20 тана с нестехиометрическим составом, состоящая из двух модификаций анатаза и рутила, вследствие чего материал является высокодефектным с большой парамагнитной восприим25 чивостью, что определяет его высокую фоточувствительность.

Последующая обработки полученного продукта парами воды проводится для освобождения поверхности двуокиси титана от адсорбированных на ней газов НС1 и С1г.

Выбор температурных условий проведения процесса по предлагаемому изобретению определяется следующим.

З5Ф Интервал температур 70-100 С обусловлен необходимостью достижения. стопроцентной гомогенизации паров тетрахлорида титана с заданным количеством осушенного транспортирующего воздуха в условиях испарения, что обеспечивает однородность и высокую дисперсность продукта на стадии пламенного гидролиэа. Понижение температуры ниже 70оC ведет к недостаточной концентрации паров тетрахлорида титана в смеси и снижению од нородности продукта. Повышение температуры,выше 100 С ведет к укрупнению частиц целевого продукта.

Температура пламенного гидролиэа

700-1000 С лимитируется как скоростью протекания процесса получения высокодисперсной двуокиси титана, так и структурой получаемого продукта. При температуре ниже 700 С скоо рость процесса резко падает и реакция гидролиэа-окисления не доходит до конца, что существенно снижает фоточувствительность целевого продукта.

60 Повышение температуры выше 10000С нарушает соотношение анатазной и рутильной форм двуокиси iMтана,. что приводит к уменьшению удельной поверхности и фоточувствительности

65 получаемого продукта.

1043154

Составитель В. Божевольнов

Редактор Н. Рогулич Техред_#_.Êoñòèê Корректор А. Ильин

Заказ 7261/27 Тираж -639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Уменьшение температуры обработки парами воды ниже 150ОС также снижает фоточувствительность целевого продукта, а обработка при температуре выше 200 С увеличивает расход о энергии, беэ существенного измене- 5 ния фоточувствительности.

Процесс получения двуокиси титана по предлагаемому изобретению является непрерывным технологическим циклом и осуществляется следующим 10 образом.

Сухой воздух при 70-100 C насыщают парами тетрахлорида титана, пропуская его в поверхностном испарителе над поверхностью подогретого TiC14, смешивают его с водородом и полученную смесь подают на сжигающее устройство. Образующиеся в процессе двуокись титана на. выходе обрабатывают парами воды.

Пример 1. На сжигающее устройство подают 100 нм осушенно-. го и нагретого до 100ОC воздуха, 10 л Т!СI) и 40 нм водорода. Приготовленную смесь сжигают при 1000ОС, а затем продукт сжигания обрабаты-, ;вают парами воды при 180 С.

Фоточувствителъность полученной двуокиси титана оценивают по ее удельной фотокаталитической актив- 30 ности в реакции восстановления метиленового голубого, Полученная по примеру двуокись. титана имеет размер частиц 0,02.0,04 мкм, удельную поверхность 35

80 м2/г и фотокаталитическую актив; ность 3,0 мг/мл м,мин, в то время

2 как двуокись титана, приготовленная по известному способу имеет фотокаталитическую активность

3,0 ° 10 5мг/мл м мин °

Пример 2. 100 нм осушенного и нагретого до 70 С воздуха, о

10 л Ti Cl4 и 40 нм9 водорода сжигают при 1000ОС. Затем продукт сжигания обрабатывают парами воды при

200 С.

Полученная двуоксиь титана име- ет удельную поверхность 80 м /г и фотокаталитическую актнвность

2,9 мг/мял м -мин, 2

Пример 3. На сжигающее устройство подают 100 нм осушенного и нагретого до 100 С воздуха, 20 л

T i C l4 и 40 нм3 водорода. Смесь сжигают при 700 С, а затем продукт сжи-! Ю гания обрабатывают парами воды при

200 С.

Полученная двуоксиь титана имеет удельную поверхность 50 м /г и фотокаталитическую активность

2,0 мг/мл м ° мин.

Пример 4. Двуокись титана получают аналогично примеру 3, но обработку продукта сжигания парами воды проводят при 150ОС.

Полученная двуоксиь титана имеет удельную,поверхйость 50 м /г и фотокаталитическую активность

0,9 мг/мл м мин.

Таким образом приведенные данные показывают, что способ получения высокодисперсной двуокиси титана по предлагаемому изобретению обеспечивает получение целевого продукта с фоточувствительностью значительно превышающей фоточувствительнооть двуокиси титана, приготовленной по известному способу.

Технико-зкономическая эффективность данного изобретения определяется высокой фоточувствительностью высокодисперсной двуокиси титана, что позволяет широко использовать ее в качестве фотокаталиэатора для окислительно-восстановительных процессов и, в частности, для аддитивной технологии получения печатных

: лат, а также для производства фотографических материалов.