[發明專利]高純Magnéli相亞氧化鈦及其制備方法

有效

• 申請號: 201811331281.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109110804B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 吳恩輝;李軍;侯靜;徐眾;黃平;劉黔蜀
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C01G23/04
• 分類號: C01G23/04
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 鄭旭;柯海軍

本發明涉及無機材料領域，具體涉及高純Magnéli相亞氧化鈦的制備方法。高純Magnéli相亞氧化鈦的制備方法，步驟為：將TiO₂與粘結劑混勻制粒，得直徑為2～5mm顆粒A；將顆粒A和還原劑按一層還原劑、一層顆粒A，交錯放入反應器，且最上層為還原劑；顆粒A層均采用單層顆粒A覆蓋；除最上層還原劑外，每層還原劑覆蓋厚度≥2cm；最上層還原劑的覆蓋厚度≥10cm；還原劑粒度≤74μm；將反應器于1250～1450℃下還原30～60min，結束后取出反應器在惰性氣氛中冷卻，得到還原產物；將還原產物篩分、清洗,得到高純Magnéli相亞氧化鈦。制得的高純Magnéli相亞氧化鈦，純度高，殘余碳含量低。

技術領域

本發明涉及無機材料領域，具體涉及高純Magnéli相亞氧化鈦及其制備方法。

背景技術

近年來，Magnéli相亞氧化鈦在惰性電極、燃料電池、鋰電池、光催化和導電添加劑等方面的應用已有諸多報道，成為國內外鈦功能材料的研究熱點之一。Magnéli相氧化鈦主要有高溫還原法、激光燒蝕法和溶膠凝膠-燒結法三種制備工藝。Magnéli相氧化鈦的制備主要以TiO₂為原料，目前的制備方法存在反應過程時間長、對反應氣氛要求苛刻和反應產物物化性質難以控制等缺點。

碳熱還原法由于其工藝簡單、成本低、對設備要求低等優點被廣泛應用于材料制備領域。

申請號為2017101201355的中國專利公開了一種石墨-鈦低價氧化物復合材料的制備方法。該方法是采用石墨粉與二氧化鈦混合，并將石墨粉均勻覆蓋在混合物料表面，進行高溫還原反應。雖然該方法提供了一種在空氣氣氛中反應的手段，但是該方法制備的產物仍然為石墨-鈦低價氧化物復合材料，還原產物中殘余的石墨或煤粉難與還原產物有效分離，不能制備出高純的Magnéli相亞氧化鈦，限制了其應用領域的拓展。

因此，探索和開發一條全新的碳熱還原法制備高純Magnéli相亞氧化鈦的制備工藝路線非常必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題就是提供一種碳熱還原法制備高純Magnéli相亞氧化鈦的方法。

高純Magnéli相亞氧化鈦的制備方法，按以下步驟進行：

a、將TiO₂與粘結劑按重量比1:0.05～0.1混勻，制粒，烘干，得到直徑為2～5mm的顆粒A；

b、將顆粒A和還原劑按一層還原劑、一層顆粒A，交錯放入反應器中，且最上層覆蓋層為還原劑；其中，還原劑為石墨粉或煤粉；顆粒A層均采用單層顆粒A覆蓋，覆蓋厚度即為顆粒A的直徑；除最上層還原劑外，每層還原劑的覆蓋厚度≥2cm；最上層還原劑的覆蓋厚度≥10cm；還原劑的粒度≤74μm；

c、將反應器置于1250～1450℃下還原30～60min，還原結束后取出反應器在惰性氣氛中冷卻，得到還原產物；

d、將還原產物進行篩分，得到粒狀Magnéli相亞氧化鈦和還原劑；

f、清洗粒狀Magnéli相亞氧化鈦表面殘留的還原劑，得到高純Magnéli相亞氧化鈦。

優選的，步驟a中，粘結劑為聚乙烯醇。

優選的，步驟a中：顆粒A的直徑為2.5～5mm；更優選的，顆粒A的直徑為2.5mm。

優選的，步驟a中：TiO₂純度在99％以上。

優選的，步驟b中，每層還原劑覆蓋厚度為2.2～3cm，且最上層還原劑的覆蓋厚度為12～15cm；優選的，每層還原劑覆蓋厚度為2.2cm，且最上層還原劑的覆蓋厚度為12cm。

優選的，步驟b中，反應器為石墨反應器。

優選的，步驟c中，惰性氣氛指氬氣或氮氣。