掺杂正钛酸的制备方法

摘要

本发明涉及一种掺杂正钛酸的制备方法，属于化工领域。掺杂正钛酸的制备方法包括以下步骤：(1)以工业钛液为原料，将工业钛液添加固体铵类碳酸盐粉末，对工业钛液进行预中和，调节pH值，将工业钛液中的亚铁离子结晶；(2)结晶进行分离后，得到滤饼和滤液；(3)将滤液稀释；(4)滤液缓慢加入氨水进行第二次中和，控制终点pH值，使钛水解得到乳白色钛水解物；(5)固液分离后对水解物进行洗涤，即得到掺杂正钛酸。本发明提供的掺杂正钛酸的制备方法，以工业钛液为钛源，钛源的廉价易得，制备方法简便，制备出的正钛酸活性高等。

权利要求

1.掺杂正钛酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）以工业钛液为原料，所述的工业钛液为工业硫酸钛液，将工业钛液添加固体铵类碳酸盐粉末，对工业钛液进行预中和，调节pH值，pH值调控至1-1.5，将工业钛液中的亚铁离子结晶；

（2）结晶进行分离后，得到滤饼和滤液；滤饼为莫尔盐，对滤饼用pH=1的饱和莫尔盐溶液洗涤；

（3）将滤液稀释；

（4）滤液缓慢加入氨水进行第二次中和，控制终点pH值在5-7，使钛水解得到乳白色钛水解物；

（5）固液分离后对水解物进行洗涤，即得到掺杂正钛酸。

2.根据权利要求1所述的掺杂正钛酸的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，固体铵类碳酸盐粉末为固体碳酸铵粉末。

3.根据权利要求1所述的掺杂正钛酸的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中滤液稀释的浓度在0.1-0.5mol/L。

4.根据权利要求1所述的掺杂正钛酸的制备方法，其特征在于，所述的步骤（5）中对水解物进行洗涤，用酸洗和还原剂洗涤，所用洗涤剂为pH=2 3的稀硫酸溶液，还原剂为含有质~量百分数1% 5%的盐酸羟胺或抗坏血酸溶液。

~

说明书

掺杂正钛酸的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种掺杂正钛酸的制备方法，属于化工领域。技术背景

[0002] 正钛酸，白色非晶态固体，无定型化合物，又称为α钛酸。正钛酸是两性物质,可溶于热浓碱液中，在常温下溶于稀盐酸、稀硫酸等无机酸和酸性较强的有机酸中。在水和醇中不溶，但在水中易转化为胶体。正钛酸作为两性物质，具有很高的反应活性，正逐渐成为学术界在新型能源方面的研究重点。

[0003] 目前有一些合成正钛酸的方法，但大多是以价格昂贵的钛酸乙酯、钛酸异丙醇、钛酸四丁酯等有机钛源或分析纯的四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛等无机钛源作为合成的初始原料制备出正钛酸，成本较高。

发明内容

[0004] 针对上述技术问题，本发明提供了一种采用廉价工业钛液为钛源，制备掺杂正钛酸的制备方法。其特点是以工业钛液为初始原料，利用弱碱调节中和终点，进行二次中和制备正钛酸。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过如下步骤实施的：

[0006] 掺杂正钛酸的制备方法，包括以下步骤：

[0007] (1)以工业钛液为初始钛源，将工业钛液添加固体铵类碳酸盐碳酸铵粉末，对工业钛液进行预中和至pH 1-1.5，保持足够时间，将工业钛液中的亚铁离子大量结晶；

[0008] (2)结晶分离后基本实现铁、钛分离，滤饼为莫尔盐，对滤饼用pH＝1的饱和莫尔盐溶液洗涤进行处理，滤液则是含低浓度铁的钛盐溶液；

[0009] (3)将滤液稀释，控制钛浓度在0.1-0.5mol/L范围之内；

[0010] (4)缓慢加入一定浓度的氨水进行第二次中和，控制终点pH值在5-7但不超过7的范围，使钛水解得到乳白色钛水解物；

[0011] (5)固液分离后对水解物用pH＝2～3(稀硫酸)和含还原剂(盐酸羟胺或抗坏血酸)为1％～5％(质量百分数)的混合溶液进行洗涤，即可得到具有高反应活性的掺杂正钛酸。

[0012] 由于工业钛液具有高含量的钛、铁、硫酸及含有其他较多的杂质，通过调控水解工艺条件，制备出掺杂催化活性的杂质组分，达到一步由工业初级原料制备先进功能材料，可实现制备成本地降低和合成步骤地简化。

[0013] 本发明提供的掺杂正钛酸的制备方法，同步制备了硫酸亚铁铵，硫酸亚铁铵是一种重要的化工原料，用途十分广泛。它可以作净水剂；在无机化学工业中，它是制取其它铁化合物的原料，如用于制造氧化铁系颜料、磁性材料、黄血盐和其他铁盐等；它还有许多方面的直接应用，如可用作印染工业的媒染剂，制革工业中用于鞣革，木材工业中用作防腐剂，医药中用于治疗缺铁性贫血，农业中施用于缺铁性土壤，畜牧业中用作饲料添加剂等，还可以与鞣酸、没食子酸等混合后配置蓝黑墨水。

[0014] 本发明提供的掺杂正钛酸的制备方法，以工业钛液为钛源，钛源的廉价易得，制备方法简便，制备出的正钛酸活性高等。

具体实施方式

[0015] 下面结合实施例进一步阐述本发明内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

[0016] 下面通过参照实施例对本发明进行详细的描述。本例采用的工业钛液具体指标如表1所示：

[0017] 表1工业硫酸钛液指标

[0018]TiO2g/l Fe/TiO2 F值 Ti3+g/l
198.08g/L 0.32 1.88 1.63

[0019] 实施例1

[0020] 取80ml工业钛液放入烧杯搅拌，加入共15.88g固体碳酸铵粉末反应一段时间直到无明显剧烈气泡产生，粘度发生明显变化，测得此时pH值1.0。将浆液抽滤得到浅绿色透明滤液，将滤液用去离子水稀释到钛浓度为0.2mol/L，缓慢滴加浓度为3mol/L的氨水，控制中和终点在6，水解得到乳白色悬浊液，抽滤即可得到正钛酸产品。取10g所制正钛酸加入30ml去离子水搅拌均匀，加入柠檬酸可立刻溶解，活性较高。

[0021] 实施例2

[0022] 取80ml工业钛液放入烧杯搅拌，加入共16.09g固体碳酸铵粉末反应一段时间直到无明显剧烈气泡产生，粘度发生明显变化，测得此时pH值1.1。将浆液抽滤得到浅绿色透明滤液，将滤液用去离子水稀释到钛浓度为0.3mol/L，缓慢滴加浓度为3mol/L的氨水，控制中和终点在5.5，水解得到乳白色悬浊液，抽滤即可得到正钛酸产品。取20g所制正钛酸加入50ml去离子水搅拌均匀，加入乙酰丙酮可立刻溶解，活性较高。

[0023] 实施例3

[0024] 取80ml工业钛液放入烧杯搅拌，加入共17.018g固体碳酸铵粉末反应一段时间直到无明显剧烈气泡产生，粘度发生明显变化，测得此时pH值1.2。将浆液抽滤得到浅绿色透明滤液，将滤液用去离子水稀释到钛浓度为0.4mol/L，缓慢滴加浓度为3mol/L的氨水，控制中和终点在6.2，水解得到乳白色悬浊液，抽滤即可得到正钛酸产品。取15g所制正钛酸加入40ml去离子水搅拌均匀，加入氟化铵可立刻溶解，活性较高。

[0025] 实施例4

[0026] 取80ml工业钛液放入烧杯搅拌，加入共17.03g固体碳酸铵粉末反应一段时间直到无明显剧烈气泡产生，粘度发生明显变化，测得此时pH值1.3。将浆液抽滤得到浅绿色透明滤液，将滤液用去离子水稀释到钛浓度为0.15mol/L，缓慢滴加浓度为3mol/L的氨水，控制中和终点在6.8，水解得到乳白色悬浊液，抽滤即可得到正钛酸产品。取18g所制正钛酸加入20ml去离子水搅拌均匀，加入酒石酸可立刻溶解，活性较高。

[0027] 实施例5

[0028] 取80ml工业钛液放入烧杯搅拌，加入共16.53g固体碳酸铵粉末反应一段时间直到无明显剧烈气泡产生，粘度发生明显变化，测得此时pH值0.89。将浆液抽滤得到浅绿色透明滤液，将滤液用去离子水稀释到钛浓度为0.2mol/L，缓慢滴加浓度为3mol/L的氨水，控制中和终点在5.8，水解得到乳白色悬浊液，抽滤即可得到正钛酸产品。取13g所制正钛酸加入25ml去离子水搅拌均匀，加入乙酸可立刻溶解，活性较高。

[0029] 这里公开了本发明的示例型实施例，虽然使用了特定的术语，但是仅以一般的和描述性的意思来使用并解释这些属于，而不是限制的目的。因此，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离如权利要求所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出改变。