[發明專利]一種二氧化鈦表面改性方法

有效

• 申請號: 200810217699.1
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN101734714A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 許靜;林香生;楊柳;林宏業;宮清
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及二氧化鈦的表面改性，尤其二氧化鈦是表面無機改 性。

背景技術

液相沉淀法是對二氧化鈦進行表面無機包覆的常用方法之一。例 如，包覆硅或鋁時，先將二氧化鈦配成一定濃度的漿料，并控制PH＝10 左右和一定的溫度，然后向漿料中緩慢滴加硅酸鈉(Na₂SiO₃)或鋁酸鈉 (NaAlO₂)溶液，調節PH＝6～8，然后過濾、洗滌、干燥。該方法形成 的氧化物包覆層均勻、連續、致密，但是步驟復雜，且需嚴格控制 PH和溫度。

發明內容

為解決現有技術中液相沉淀法步驟復雜的問題，本發明提供一種 二氧化鈦表面改性方法，具體操作如下：

i.以含硅和/或鋁的含結晶水的鹽為無機包覆劑，用干法研磨反 應得到表面包覆二氧化硅和/或三氧化二鋁的二氧化鈦；

ii.過濾、洗滌步驟i得到的二氧化鈦。

本發明的表面改性方法相對于現有技術中液相沉淀法步驟簡單， 同時表面改性后的二氧化鈦的包覆效果與現有技術相比并沒有降低。

具體實施方式

下面詳述本發明。

如下：

i.以含硅和/或鋁的含結晶水的鹽為無機包覆劑，用干法研磨反 應得到表面包覆二氧化硅和/或三氧化二鋁的二氧化鈦；

ii.過濾、洗滌步驟i得到的二氧化鈦。

本發明的實質是機械力化學(mechanochemistry)效應和溶膠—凝 膠法。

下面以水合硅酸鈉(Na₂SiO₃·nH₂O，n＝5，9)為例，說明機械力化 學和溶膠—凝膠過程。

水合硅酸鈉(Na₂SiO₃·nH₂O，n＝5，9)在機械力化學作用下原來的 晶體結構塌陷，結晶水從原晶格中分離出來形成自由水，與Na₂SiO₃組成固—液微反應池，在機械力化學作用下Na₂SiO₃發生固—液界面 上的水解反應生成硅酸溶膠，包覆于二氧化鈦表面，硅酸溶膠進一步 凝膠化形成凝膠，凝膠在機械力化學作用下進一步形成二氧化硅 (SiO₂)氧化物包覆層。水合硅酸鈉在機械力化學作用下的水解和凝膠 化過程如下：

（1）

硅酸鈉水解首先生成原硅酸或硅酸膠體，健合到二氧化鈦表面的 羥基上，在二氧化鈦表面形成硅膠包覆膜。上述步驟(2)的硅酸鈉水 解反應與液相沉淀法相同，不同的是上述步驟(2)是在機械力化學作 用下完成，而液相沉淀法是在PH和溫度共同控制下的水溶液中的化 學反應。即，硅酸鈉水解反應實質相同，促進反應完成的因素(或動 力)不同。在機械力化學作用下，二氧化鈦表面的硅膠包覆膜轉變為 二氧化硅固體。機械力化學和溶膠—凝膠法的共同作用使根據本發明 具體實施方式的方法不需要像液相沉積法那樣控制溫度和PH值，就 可以在二氧化鈦表面形成均勻、連續的氧化物包覆膜。

根據本發明具體實施方式的方法包覆三氧化二鋁(Al₂O₃)的原理 與上述包覆SiO₂的原理相同。只是由于NaAlO₂不含結晶水，所以選用 含鋁的含結晶水的鹽作為鋁包覆劑實現二氧化鈦表面鋁包覆。以水合 硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃·nH₂O，n＝16，18)為例，水合硫酸鋁在機械力化學作 用下的水解和凝膠化過程如下：

（3）

所述含硅或鋁的含結晶水的鹽可選可溶，或難溶的鹽，優選含硅 或鋁的含結晶水的可溶性鹽，例如五水合硅酸鈉、九水合硅酸鈉、十 八水合硫酸鋁、十六水合硫酸鋁、十二水合硫酸鋁銨、十二水合硫酸 鋁鉀、六水合氯化鋁。

根據本發明具體實施方式的方法，所述干法研磨的具體工藝參數 如下：

二氧化硅包覆量????????????0.03～5wt％未表面改性二氧化鈦，

三氧化二鋁包覆量??????????0.03～5wt％未表面改性二氧化鈦，