[发明专利]一种气相法纳米二氧化钛的制备工艺

说明书

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种气相法纳米二氧化硅的制备工艺。本发明的第一个方面提供了一种气相法纳米二氧化钛的制备工艺，包括以下步骤：(1)将钛粒加入装置中，升温至200℃以上；(2)将氯气从装置底部通入，与钛粒接触反应后，生成四氯化钛蒸汽；(3)将四氯化钛蒸汽与惰性气体混合后，经喷嘴喷入水蒸气混合气中，反应生成氧化钛；(4)气固分离，即得二氧化钛。本发明提供的制备工艺，原料易得、反应速度快、工艺流程短，能够实现连续化生产，且制备得到的纳米二氧化钛具有纯度高、分散性好、团聚少、比表活性大等优点。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种气相法纳米二氧化硅的制备工艺。

背景技术

纳米TiO₂作为一种半导体催化材料，因其具有稳定的化学性质、优良的光电性能、高效的光催化活性、温和的反应条件以及低廉的成本，成为研究的热点。纳米TiO₂作为环境友好型催化剂可以吸收和分解空气中的有毒、有害气体，达到空气净化的目的；纳米TiO₂光催化剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及沙门氏菌有较好的抑菌效果；纳米TiO₂晶体可催化分解水分子为氢气和氧气分子，从而为太阳能的绿色、有效利用开辟了新的领域；基于吸附染料光敏化剂的纳米TiO₂薄膜可用于光电太阳能电池，并显示出良好的应用前景；纳米TiO₂晶体具有高亲水的特性，可用于玻璃、镜片及天然/化学纤维等表面防雾及自清洁；纳米TiO₂可以将于工业污水和生活污水处理，光催化剂作用能够将有机污染物迅速分解为H₂O和C_O2等无毒小分子，达到净化污水的目的。由于纳米TiO₂在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO₂展现出巨大的市场前景。

纳米二氧化钛的制备方法可以分为液相法和气相法两大类，液相法就是先利用钛盐制备二氧化钛前驱体，经收集、洗涤之后进行热处理而得到纳米二氧化钛产品。液相法具体又可分为水解法、溶胶-凝胶法、微乳液法、电化学法、水热合成法等。液相法制备纳米二氧化钛的优点是原料来源广泛、成本较低、设备简单，部分方法便于大规模生产；但是液相法容易造成物料局部浓度过高，粒子大小、形状不均，在干燥和煅烧过程中易引起粒子间的团聚和烧结，产品的分散性变差，影响产品的使用效果和应用范围。气相法制备纳米粒子的方法是在气相中通过化学反应形成原生粒子，然后经过粒子的增长形成最终的粒子。气相法制备纳米二氧化钛按具体方法又可以分为气相高温氧化法和高温热解法，气相法制备的纳米二氧化钛粒子活性高、分散性好、工艺连续化程度高，主要缺点是原料来源单一，成本高，能耗大，设备复杂，对材质要求比较高，工艺难控制。目前国内纳米二氧化钛工业化产品只有液相法，气相法纳米二氧化钛产品全部依赖进口。

因此，本发明提供了一种气相法纳米二氧化钛的制备工艺，原料易得、反应速度快、工艺流程短，能够实现连续化生产，且制备得到的纳米二氧化钛具有纯度高、分散性好、团聚少、比表活性大等优点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种气相法纳米二氧化钛的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将钛粒加入装置中，升温至200℃以上；

(2)将氯气从装置底部通入，与钛粒接触反应后，生成四氯化钛蒸汽；

(3)将四氯化钛蒸汽与惰性气体混合后，经喷嘴喷入水蒸气混合气中，反应生成氧化钛；

(4)气固分离，即得纳米二氧化钛。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(1)中，钛粒加入装置后，将装置内空气置换成惰性气体。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤(2)中的氯气为干燥氯气。