[發明專利]一種溫度調控亞氧化鈦歧化分解轉化率的方法

有效

• 申請號: 201910261054.6
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN111762812B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黃富強;黃建濤;徐吉健;趙偉;劉戰強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01G23/04
• 分類號: C01G23/04
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種溫度調控亞氧化鈦歧化分解轉化率的方法，將亞氧化鈦和鹵化銨混合后進行熱處理，通過調節熱處理的溫度300～700℃，以實現亞氧化鈦的歧化分解轉化率的調控；所述亞氧化鈦的化學式為Ti_nO_2n?1，n≥2。

技術領域

本發明涉及一種通過控制溫度，實現了控制亞氧化鈦歧化分解轉化率的方法，屬于合成制備領域。本發明還涉及通過控制熱處理溫度，可實現亞氧化鈦電極部分轉換，進而得到形成內核保留表層歧化的復合電極的方法。這種原位生長的黑色氧化鈦，可在光電催化等領域獲得應用。

背景技術

鈦元素在地殼中含量排名第十，主要的存在形式為鈦鐵礦及金紅石，廣泛分布于地殼和巖石圈內。鈦元素在高溫下的性質非常活潑，很容易與氧、氮、碳等元素化合。鈦是元素周期表第22號元素，最外圍電子排布為3d²4s²，因此形成的化合物主要是+2、+3和+4價。其中，鈦與氧元素形成的化合物，最常見的就是二氧化鈦(TiO₂)，即鈦元素的價態是+4價；當然也有+2價的一氧化鈦(TiO)和+3價的三氧化二鈦(Ti₂O₃)。除此之外，還有一系列非化學計量比的鈦氧化合物，如平均價態介于+3和+4價之間的Ti₃O₅以及以Ti₄O₇為代表的magneli相，還有平均價態介于0和+2價之間的Ti₆O、Ti₃O、Ti₂O等。

需要說明的是，這里所說的亞氧化鈦是指價態在+3和+4之間的一系列鈦氧化合物，它們具有統一的化學通式Ti_nO_2n-1。亞氧化鈦是一種黑度非常好的活性電極材料，能夠保護電池的兩極，也可用作雙極性電池材料和LED黑色矩陣材料。常見的亞氧化鈦有Ti₂O₃，Ti₃O₅以及以Ti₄O₇為代表的magneli相,這類材料的氧鈦原子比，有1.5≤O/Ti＜2的變化規律。不同于缺陷態的黑色氧化鈦，這些亞氧化鈦由于Ti-O元素的重新分布，均有各自的晶體結構，在一定化學比下是可以穩定存在的。因此，可以通過設計Ti-O比例，以獲得相應的純物質。

需要指出的，這些低價的氧化鈦，化學式均符合通式Ti_nO_2n-1，數學上可以看作是TiO和TiO₂的組合。但從XRD圖譜中，并不會顯露出這兩相的復合譜線，而是對應獨立的譜線。因此，在結構上，亞氧化鈦是獨立的，有對應的空間群。同時，XPS價態分析的結果也證實了，Ti₃O₅、Ti₄O₇等亞氧化鈦，其鈦的價態為+3價與+4價，并不含有+2價，因此在價態上應該是Ti₂O₃與TiO₂的組合。

純的鈦氧化合物，雖然平均價態并不為整數，是一種非化學計量比的化合物，但是其在真空環境下，結構能夠保持穩定。因此，可以通過設計不同的Ti-O比例來合成，如高錳酸鹽類氧化金屬Ti的專利(中國申請號為201710300837.1，中國專利公開號為CN107416896 A)就加以系統報道，其反應溫度在400-1100℃。

黑色氧化鈦的導電性，相對于金紅石及銳鈦礦相，導電性有所提高，但仍屬于半導體范疇。在電催化及光電化學方面，半導體性質的黑色氧化鈦，不利于電子的轉移。要提高這類材料的導電性，需要加入炭黑或乙炔黑等碳材料，來輔導電子轉移。

發明內容