Способ получения смешанных оксидов алюминия и титана

 

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.^

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4704196/02 (22) 12.06.89 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) А.А,Малков, Л.И.Петрова, А.А.Малыгин и В.В.Гусаров (53) 661.862.22(088.8) (56) Ермоленко Н.Ф., Эфрос M.Ô. Регулирование пористой структуры окисных адсорбентов и катализаторов. - Минск: Наука и техника, 1971, с. 259-260. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕШАННЫХ

ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И ТИТАНА (57) Изобретение относится к технологии соединений редких и цветных металлов, преИзобретение 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 C) кристаллизации получаемого (si)s- С 01 F 7/02, С 04 В 35/10 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. аморфного продукта, загрязнением целевого продукта органическими веществами, что вызывает необходимость очистки, усложняет технологию, делает ее экологически опасной вследствие. образования загрязненных сточных вод после отмывки.

Наиболее близким по технической сущности к и редл а гаемому .я ел я ется способ получения смешанных оксидов алюминия и титана путем .обработки предварительно высушенного оксида алюминия парами

TiCI4 до установления адсорбционного равновесия, последующего гидролиза адсорбированного в парах TICI4 влажным воздухом и дальнейшего температурного отжига при

650-1000 С

Недостатком данного способа является невозможность регулирования содержания

1713886 диоксида титана, поскольку максимально достижимое его количество в продукте ограничено суммарным объемом пор и адсорбционной способностью используемого оксида алюминия и составляет (Syg = 227 м /г, V =0,53см /г)10мас. Ввидуразной динамической активности оксида алюминия разброс в содержании TIOz 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 Т!С!4 проводят до завершения реакции

m(Al-0H)+TICI<-1 +=Al-О-)mTICI<- + mHCI, (1)

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 Т!С! и HCI. Завершение процесса гидролиза (-Al O )mTICI4-m+ (4-rTl)k20 AI-O-)mTI(OHQ-m+

+ (4-m)HCI (2) контролируют по прекращению выделения

НС! 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 побочны! ми процессами хлорирования, термической и окислительной деструкцией поверхностных структур. Нижний предел кратности обработки определяют формированием

5 кристаллической структуры TIOz только после двух циклов, верхний предел — необходимым содержанием TIOz.

Пример 1. В реактор загружают оксид алюминия, высушивают в атмосфере возду10 ха при 20Q C в течение 4 ч и обрабатывают парами тетрахлорида титана в потоке осушенного газа-носителя (воздух, инертный газ) до насыщения. Затем проводят парофазный гидролиз образца при 200 С до пре15 кращения выделения хлорида водорода и высушивают продукт в потоке газа-носителя. Обработку повторяют еще раз (кратность обработки и - 2). Продукт содержит 12 мас.% TIOz (100 рутильной форму) со средним размером кристаллитов 250 А.

П р и.м е р ы 2-9. Процесс проводят аналогично. Условия проведения процесса и полученные результаты приведены в таб- лице.

Из представленных в таблице данных 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 в продукте от 100 рутила до 100% анатаза.

В интервале температуры 200-500 С в смешанной системе присутствует как рутильная, 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.

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

Поскольку 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 no

1713886 сравнению с известным, что позволяет упростить процесс.

15

Составитель А.Конов

Редактор В.Петраш Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 659 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ получения смешанных оксидов алюминия и титана, включающий обработку 5 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 200-600 С многократно с удалением избытка тетрахлорида титана и хлористого водорода продувкой осушенным газом,