[發明專利]鈦精礦制備大孔二氧化鈦材料的方法

在審

• 申請號: 201710711708.1
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107285378A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張濺波
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 張小麗,梁鑫

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種利用鈦精礦制備大孔二氧化鈦材料的方法。

背景技術

TiO₂作為一種氧化能力強、催化活性高、化學穩定性好、無毒、價格低廉的無機半導體材料。多孔TiO₂是TiO₂材料中的一個重要分支，它具有比表面積高，孔道結構發達，表面易于改性等特點。近來，孔徑在50nm以上的TiO₂大孔材料受到的關注越來越多。

已有報導制備TiO₂大孔材料的方法中最主要的方法為模板法。專利CN201210543475.6采用聚苯乙烯微球乳液、二氧化鈦溶膠形成的二元組分混合液，在一定溫度下恒溫蒸發自組裝形成二元有序材料，經焙燒除去模板劑形成三維有序大孔二氧化鈦材料；專利CN200810012244.6以有機泡沫為模板，浸漬含二氧化鈦的漿液，漿液粘附在有機泡沫上，通過煅燒去除有機泡沫，得到塊狀大孔二氧化鈦材料。專利CN201310508528.5將無水乙醇與酞酸四丁酯混合形成的均勻透明溶膠在真空狀態下填充到模板縫隙中，然后放入恒溫恒濕箱凝膠化干燥，高溫煅燒除去模板，即得到具有特定晶型的三維有序大孔二氧化鈦。模板法制備的大孔材料具有孔徑大小可調、分布均勻的等優點，但是它所用的前驅體和模板原料一般為昂貴或有毒的化學藥品，并且步驟復雜，產量非常少。

針對這一問題，嘗試用儲量豐富、價格低廉的鈦精礦為原料制備大孔TiO₂材料。。

發明內容

針對現有技術制備大孔二氧化鈦存在的問題，本發明人研究了鈦礦焙燒處理產生物相形貌變化后，提供了一種利用鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法。

本發明所要解決的技術問題是提供一種鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法。該方法包括以下步驟：

a、鈦精礦在700～850℃氧化焙燒，得氧化礦；

b、氧化礦在500～700℃還原焙燒，得改性礦；

c、改性礦分別酸浸、堿浸，洗滌后得大孔二氧化鈦初品；

d、將大孔二氧化鈦初品進行煅燒，得到大孔二氧化鈦成品。

具體的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟a中，所述鈦精礦中TiO₂含量在45％以上。

具體的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟a中，所述氧化焙燒至氧化率在80％以上。所述氧化率是指三價鐵與全鐵含量之比。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟a中，所述氧化焙燒時間為0.5～4h。

具體的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟b中，所述還原焙燒是指還原率在80％以上。所述還原率是指被還原的三價鐵與全鐵含量之比。即當還原率在80％以上，則三價鐵與全鐵之比小于20％。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟b中，所述還原焙燒的時間為1～4h。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述酸為鹽酸，質量濃度為15～25％。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述堿為氫氧化鈉溶液，質量濃度為5～15％。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述酸浸泡的液固比為3～4﹕1L/kg。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述酸浸溫度為120～150℃加壓浸泡為6～10h。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述堿浸的液固比為1～3﹕1L/kg。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟c中，所述堿浸溫度為30～80℃，時間為0.5～1h。

優選的，上述鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法步驟d中，所述煅燒溫度為300～500℃，時間為0.5～10h。

本發明方法對鈦精礦通過預氧化-低溫弱還原使鈦礦內部高效地生成結構較好的二氧化鈦網絡，且活性較高；然后通過鹽酸酸浸除去大部分的雜質，再堿浸進一步除去硅酸鹽雜質得到大孔二氧化鈦材料，孔徑在0.5-5微米左右。二氧化鈦材料的孔徑尺寸可以通過調節氧化焙燒溫度和時間進行調節。本發明方法中各步驟是相輔相成，不能隨意地改變，只有按照上述步驟順序才能夠取得很好的效果。本方法工藝簡單，效率高，成本低，可實現大規模生產。

具體實施方式

一種鈦精礦制備大孔二氧化鈦的方法，包括以下步驟：

a、鈦精礦在700～850℃氧化焙燒至氧化率在80％以上，得氧化礦；

b、氧化礦在500～700℃弱還原焙燒至還原率在80％以上，得改性礦；