[發明專利]鈦黑電極及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201711222921.2
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107963654A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 賴奇;廖先杰;吳恩輝;黃平;李軍
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C01G23/04
• 分類號: C01G23/04;C09C1/36;C09C3/06;C09C3/04;C09D7/61
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司51226
• 代理人: 柯海軍,武森濤

技術領域

本發明涉及鈦黑電極及其制備方法和用途，屬于無機材料技術領域。

背景技術

鈦黑是一種黑度非常好的無機復合顏料，鈦黑顏料可用于耐溫涂料，具有耐高溫，環保，無毒，可食用的特點。鈦黑是指黑色的低價氧化鈦(Ti_nO_2n-1)。其一般是以二氧化鈦為主要原料，在還原介質中加熱還原制得，隨還原程度的不同，鈦黑的色調可呈青黑色、黑色、紫黑色等。由于鈦黑無毒，熱穩定性高，在水和樹脂中的分散性好，并可提供不同范圍的電阻值，因此不僅可以作為黑色顏料用于涂料、油漆、化妝品、印刷油墨、食品業用塑料著色劑，而且還可以作為優良的導電材料、抗靜電材料。

1974年，日本科學家開發了將二氧化鈦和金屬鈦粉末混合，在真空中加熱制取鈦黑的方法，后來又陸續報導了其他制備方法，并于1983年進行工業化生產。后面陸續出現其它鈦黑的制備方法，例如：(1)將氨水與四氯化鈦混合生成氫氧化鈦沉淀，洗滌干燥后進行煅燒，煅燒后用氫氣在1000攝氏度條件下還原，冷卻至200℃以下制得低價氧化鈦。(2)氨氣還原法制備氮氧化鈦等。(3)鋁還原法制備低價氧化鈦。

潘明初，王燕南等.大比表面積鈦黑顏料的制備和表征[J].無機化學學報2013，7，1345-1354.公開了shio在低壓條件下，分別以硅、氫化鈦、氫化鈣和活性炭為還原劑，氨化合物為助還原劑，在700～950℃溫度下煅燒TiO₂，得到低價黑色鈦氧化物，但其原料成份復雜，電導率和電極強度較低。

我國的鈦資源非常豐富，蘊藏量居世界前列。鈦白粉生產已有相當規模，但鈦黑的制備還未見報導，因此，鈦黑作為鈦白的深度加工產品具有廣闊前景。

發明內容

本發明解決的第一個技術問題是提供了一種鈦黑電極的制備方法，該方法不需要添加氨化合物做為助還原劑，原料簡單，制得的產品雜質少。

為解決上述技術問題，本發明的鈦黑電極的制備方法，包括如下步驟：

a.將鈦氧化物、氫化鈦與石墨烯混和、破碎、壓制成型；

b.將a步驟壓制成型的混合物在真空或惰性氣體氛圍中加熱，溫度700～1100℃，優選為900～1100℃；保溫時間20～120min；

c.停止加熱，冷卻至室溫，獲得鈦黑電極。

優選的，所述石墨烯與氫化鈦的質量比優選為：1～4:20。

進一步地，a步驟所述破碎后的粒度為160～600目；所述壓制成型的壓力為15MPa～260MPa。

進一步地，a步驟所述的壓制成型分為預壓成形和冷等靜壓成型；預壓成形壓力為15～40MPa；冷等靜壓成型壓力為40～260MPa；優選的預壓成形壓力15～30Mpa，冷等靜壓成型壓力為100～250MPa。

進一步地，將所述鈦氧化合物換算為二氧化鈦計，二氧化鈦與氫化鈦混合質量比例為10:1～4:1，優選為8:1～4.8:1。

優選的，a步驟所述壓制成型采用石蠟、硬脂酸或TiCl₄作為粘接劑，所述粘接劑用量為鈦氧化物與氫化鈦的總質量的1～4％。

優選的，b步驟所述真空的真空度為0.01Pa～10Pa。

優選的，b步驟所述的加熱還包括在180～250℃預熱0.5～2h。

本發明要解決的第二個問題是提供一種鈦黑電極，該電極采用上述方法制備得到，雜質成分少，其電阻值可在本發明的工藝范圍內進行調整控制，其電導率為0.001～50S/cm，優選為0.01～50S/cm。

本發明要解決的第三個問題是提供一種鈦黑電極的用途，將上述的鈦黑電極應用于涂料、油漆、印刷油墨或食品級塑料中。

有益效果：本發明為鈦黑電極制備提供了一種新的方法：采用鈦氧化物為原料，以氫化鈦為還原材料，具有如下優點：

1.原材料價格低、易于獲得；

2.兩種原材料均容易破碎為超細粒度的材料；

3.制備獲得的鈦黑電極成分均勻，其電阻值可根據配比進行控制；

4.在真空中進行反應的條件溫和，具有設備簡單、能耗低等優點。

鈦的氫化物還原法是一種固固之間的還原反應與傳統的還原方法(H₂氣、NH₃氣還原法)相比，該方法可減少雜質含量，大大提高產品純度。而且電阻與電導可通過改變條件控制在較寬的范圍內。該方法成本低、對原料要求低，對鈦黑粉末的工業化生產有著一定的現實意義。

本發明的鈦黑電極用途廣泛，還可以用于涂料、油漆、印刷油墨或食品級塑料中。

附圖說明