SU1043154A1

SU1043154A1 - Process for producing finely comminuted titanium dioxide

Info

Publication number: SU1043154A1
Application number: SU813353589A
Authority: SU
Inventors: Ярослав Степанович Мазуркевич; Михаил Иванович Хома; Нина Ивановна Зозуля; Игорь Михайлович Кобаса; Василий Иванович Ватаманюк
Original assignee: Черновицкий Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1983-09-23

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий сжигание тетрахлорида титана в смеси, состо щей из кислородсодержащего газа и водорода, о т т личающийс тем, что, с цельюобеспечени получени целевого продукта с повышенной фоточувствительностью в качестве кислородосодержащего газа на сжигание подают предварительно осушенный и нагретый при 70-100 с воздух, процесс сжигани ведут при 700-100р&deg;С, а полученный при этом йродукт обрабатывают парами воды при 170-200с.A method for producing a highly dispersed titanium dioxide, including burning titanium tetrachloride in a mixture consisting of oxygen-containing gas and hydrogen, is due to the fact that, in order to ensure that the desired product with increased photosensitivity as an oxygen-containing gas, the pre-dried and burned, pre-dried and exhausted gas will be used to remove the pre-dried and burned, and the already dried and dispersed and exhausted gases will have a pre-dried and exhausted gas to be burned. -100 ° C with air, the combustion process is carried out at 700-100 ° C, and the resulting product is treated with water vapor at 170-200s.

Description

РR

клcl

ЕE

Изобретение относитс к способам получени высокодисперсной двуокиси титана, используемой в качестве светочунствительного компонента в фотографических материалах, фотокатализаторах , а также при производстве печатных плат аддитивным методом .The invention relates to methods for producing highly dispersed titanium dioxide used as a photosensitive component in photographic materials, photocatalysts, as well as in the manufacture of printed circuit boards by an additive method.

Известен способ получени 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. Полученна таким o6pa3ONf двуокись титана имеет кристаллическую структуру анатаза и размер час-тиц до 0,1 мкм ij .A method of producing highly dispersed titanium dioxide by liquid phase hydrolysis of titanium sulfate is known, including suspending titanium dioxide in water, treating the resulting suspension with an alkaline agent, filtering the resulting precipitate, heat treating it, bleaching and grinding the calcined product. The obtained titanium dioxide o6pa3ONf has a crystal structure of anatase and a particle size of up to 0.1 µm ij.

Недостатком этого метода вл етс большое количество трудоемких операций, а также возможность загр знени двуокиси титана неконтролируемыми примес ми, снижающими ее фотокаталитическую активность.The disadvantage of this method is the large number of laborious operations, as well as the possibility of contamination of titanium dioxide with uncontrolled impurities, which reduce its photocatalytic activity.

Наиболее близким по технической сущност йк изобретению вл етс способ получени высокодисперсной двуокиси титана, включающий сжигани предварительно нагретого до 350°С тетрахлорида титана в смеси, состо щей из кислорода или окиси углерода и водорода с некоторым избыт-; ком кислорода при 1200-1400°С.The closest to the technical essence of the invention is a method of obtaining highly dispersed titanium dioxide, which includes burning of titanium tetrachloride preheated to 350 ° C in a mixture consisting of oxygen or carbon monoxide and hydrogen with some excess; lump of oxygen at 1200-1400 ° C.

Приготовленна таким образом двуокись титана имеет модификацию рутила и характеризуетс достаточно высокой степенью дисперсности L2Titanium dioxide thus prepared has a modification of rutile and is characterized by a fairly high degree of dispersion of L2.

Однако фоточувствительность ее очень низка, а удельна фотокаталитическа активность ее, определ ема по реакции восстановлени метиленового голубого, составл ет всего 2,5-3,0«10 мг/млм/мин.However, its photosensitivity is very low, and its specific photocatalytic activity, determined by the reduction reaction of methylene blue, is only 2.5-3.0 "10 mg / ml / min.

Целью изобретени вл етс обеспечение , получени высокодисперсной двуокиси титана с повышенной фоточувствительностью.The aim of the invention is to ensure that highly dispersed titanium dioxide with enhanced photosensitivity is obtained.

Поставленна цель достигаетс способом получени высокодиспереной двуокиси титана, включающим сжигание тетрахлорида титана в смеси, состо щей 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 сжигани Ьедут при ТОО-ЮСО С, а полученный при этом продукт Обрабатывают парами воды при 170-200 СThe goal is achieved by the method of obtaining highly dispersed titanium dioxide, including the combustion of titanium tetrachloride in a mixture consisting of pre-dried and heated oxygen-containing gas and hydrogen, the pre-dried air heated to 70-100 ° C is used as oxygen-containing gas TOO-YUSO S, and the resulting product is treated with water vapor at 170-200 C

Предлаг аемый способ получени высокодиспереной двуокиси титана обеспечивает фоточувствительность целевого продукта, на несколько по р дков превышающую фоточувствительность двуокиси титана полученной по известному способу.The proposed method for producing highly dispersed titanium dioxide provides the photosensitivity of the target product, which is several times higher than the photosensitivity of titanium dioxide obtained by a known method.

Физико-химическа сущность предлагаемого способа заключаетс в процессе протекани плаиленного гидролиза паров тетрахлорида титана в водородно-кислородном пламени при недостатке кислорода по следующей реакцииThe physico-chemical nature of the proposed method lies in the course of the progressed hydrolysis of titanium tetrachloride vapors in a hydrogen-oxygen flame with a lack of oxygen in the following reaction.

ZH + 0 TiO + tHCl ZH + 0 TiO + tHCl

Частично протекает также реакци Partially proceeds also reaction

TiCl4+ 0 TiO + 2Cl2 .TiCl4 + 0 TiO + 2Cl2.

В результате образуетс высокодисперсна - пирогенна двуокись титана с нестехиометрическим составом,The result is highly dispersed - pyrogen-producing titanium dioxide with non-stoichiometric composition,

состо ща из двух модификаций анатаза и рутила, вследствие чегоconsisting of two modifications of anatase and rutile, resulting in

материал вл етс высокодефектнымmaterial is highly defective

с большой парамагнитной восприимчивостью , что определ ет его высокую фоточувствительность.with a large paramagnetic susceptibility, which determines its high photosensitivity.

Последующа обработки полученного продукта парами воды проводитс дл освобождени поверхности двуокиси титана от адсорбированных на ней газов НС1 и Cl.Subsequent treatments of the resulting product with water vapor are carried out to free the titanium dioxide surface from the HCl and Cl gases adsorbed on it.

Выбор тe «lepaтypныx условий проведени процесса по предлагаемому изобретению определ етс следующим.The choice of technical conditions of the process according to the invention is determined as follows.

Интервал температур 70-100 С обусловлен необходимостью достижени . стопроцентной гомогенизации паров тетрах торида титана с заданным количеством осушенного транспортирукнцего воздуха в услови х испарени , чтоThe temperature range of 70-100 ° C is determined by the need to reach. one hundred percent homogenization of titanium thoride tetra vapors with a given amount of dried transportable air under evaporation conditions, which

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.ensures uniformity and high dispersion of the product at the stage of flame hydrolysis. Lowering the temperature below 70 ° C leads to an insufficient concentration of vapors of titanium tetrachloride in the mixture and a decrease in the homogeneity of the product. Increasing the temperature. Above 3-OO C leads to the enlargement of the particles of the target product.

Температура пламенного гидролиза 700-1000°С лимитируетс как скоростью протекани процесса получени высокодиспереной двуокиси титана, так и структурой получаемого продукта . При температуре ниже скорость процесса резко падает и реакци гидролиза-окислени не доходит до конца, что существенно снижает фоточувствительность целевого продукта.The flame hydrolysis temperature of 700-1000 ° C is limited by the speed of the process for producing highly dispersed titanium dioxide and the structure of the product obtained. At temperatures below the process speed drops sharply and the hydrolysis-oxidation reaction does not reach the end, which significantly reduces the photosensitivity of the target product.

Повышение температуры выше нарушает соотношение анатазной и рутильной форм двуокиси Читана,.что приводит к уменьшению удельной поьерхностИИ фоточувствйтельностиAn increase in temperature above violates the ratio of the anatase and rutile forms of Chitana dioxide, which leads to a decrease in the specific surface area of photosensitivity

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 изменени фоточувствительности. Процесс получени двуокиси титана по.предлагаемому изобретению вл етс непрерывным технологическим циклом и осуществл етс следующим образом. Сухой воздух при 70-100с насыщают парами тетрахлорида титана, пропуска его в поверхностном испарителе над поверхностью подогретого Tic Ц смешивают его с водородом и полученную смесь подают на сжигающее устройство. Образующиес 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 сжигани обрабаты:вают парами воды при . Фоточувствительность полученной двуокиси титана оценивают по ее удельной фотокаталитической активности в реакции восстановлени мети ленового гол бого. Полученна по примеру двуокись титана имеет размер частиц 0,020 ,04 мкм, удельную поверхность 80 и фотокаталитическую активг ность 3,0 мг/мл. , в то врем как двуокись титана, приготовленна 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 сжигани обрабатывают парами воды при 200°С. Полученна 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 сжигани обрабатывают парами воды при 20Ь°С. Полученна двуоксиь титана имеет удельную поверхность 50 и фотокаталитическую активность 2,0 мг/млММин. Пример 4. Двуокись титана получают аналогично примеру 3, но обработку продукта сжигани парами воды провод т при 150с. Полученна двуоксиь титана имеет удельную .поверхность 50 . и фотокаталитическую активность 0,9 мг/мл-м.мин. Таким образом приведенные данные показывают, ч.то способ получени высокодисперсной двуокиси титана по предлагаемому изобретению обеспечивает получение целевого продукта с фоточувствительностью значительно превышающей фоточувствительносгть двуокиси титана, приготовленной по известному способу. Технико-экономическа эффективность данного изобретени определ етс высокой фоточувствительностью высокодисперсной двуокиси титана, ЧТО позвол ет широко использовать ее в качестве фотокатализатора дл окислительно-восстановителышх процессов и, в частности, дл аддитивной технологии получени печатных , а также дл производства фотографических материалов.taped product. Reducing the temperature of treatment with water vapor below 150 ° C also reduces the photosensitivity of the target product, and treatment at a temperature above 200 ° C increases the energy consumption, without a significant change in photosensitivity. The process for producing titanium dioxide in the proposed invention is a continuous process cycle and is carried out as follows. Dry air at 70-100s is saturated with pairs of titanium tetrachloride, passes it in a surface evaporator over the surface of heated Tic C. it is mixed with hydrogen and the resulting mixture is fed to a burning device. The resulting titanium dioxide at the output is treated with water vapor. Example 1. A 100 nm of air dried and heated to 100 ° C, 10 liters of TIC 14 i / i 40 nm of hydrogen are fed to a combustion device. The prepared mixture is burned at YuOO and then the product of combustion is processed: wate with water vapor at. The photosensitivity of the obtained titanium dioxide is evaluated by its specific photocatalytic activity in the reduction reaction of methylene oxide. Titanium dioxide obtained according to the example has a particle size of 0.020 microns, 04 microns, a specific surface area of 80 and a photocatalytic activity of 3.0 mg / ml. while titanium dioxide prepared by a known method has a photocatalytic activity of 3, mg / ml-m-min. Example 2. 100 l of dried and heated to air, 10 l of Tip 14 and 40 nm of hydrogen are burned at. The combustion product is then treated with water vapor at 200 ° C. The resulting titanium bvoxy has a specific surface area of 80 and a photocatalytic activity of 2.9 mg / mlM-min. Example 3. On the combustion device serves 100 nm dried and heated to air, 20 l of TiCl and 40 nm of hydrogen. I burn the mixture: at, and then the product of combustion is treated with water vapor at 20 ° C. The resultant titanium bromide has a specific surface area of 50 and a photocatalytic activity of 2.0 mg / mlMM. Example 4. Titanium dioxide is prepared analogously to example 3, but the treatment of the product of combustion with water vapor is carried out at 150 s. The obtained titanium dvuoxy has a specific surface of 50. and photocatalytic activity of 0.9 mg / ml-m.min. Thus, the data presented show that this method of obtaining highly dispersed titanium dioxide according to the invention provides the desired product with a photosensitivity significantly higher than the photosensitivity of titanium dioxide prepared by a known method. The technical and economic efficiency of the present invention is determined by the high photosensitivity of highly dispersed titanium dioxide, which allows it to be widely used as a photocatalyst for redox processes and, in particular, for additive printing technology, as well as for the production of photographic materials.

Claims

. METHOD FOR PRODUCING HIGH-PERFORMANCE TITANIUM DIOXIDE, including the combustion of titanium tetrachloride in a mixture consisting of oxygen-containing gas and hydrogen, characterized in that, in order to obtain the target product with increased photosensitivity, pre-dried and heated gas is supplied for combustion 70-100 ° C air, the combustion process is carried out at 700-1000 ⁰ C, and the resulting product is treated with water vapor at 170-200 ° C.