[发明专利]金属氧化物粒子的制造方法和制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物粒子的制造方法和制造装置，尤其是，涉及在气相中急速加热四氯化钛蒸气和氧来制造氧化钛粒子时，具有高的光催化活性的金属氧化物粒子的制造方法和制造装置。

本申请基于在2009年8月24日在日本申请的专利申请2009-193213号要求优先权，将其内容援引到本申请中。

背景技术

近年，在光催化剂领域氧化钛粒子引人注目。例如，专利文献1、2和非专利文献1、2中公开了具有十面体的箱型形状、主要由锐钛矿型结晶构成的氧化钛粒子(以下，称作「十面体氧化钛粒子」)。

在专利文献1、2和非专利文献1中，记载了上述十面体氧化钛粒子由于每单位质量的表面积大、结晶性高并且内部缺陷少，因此作为光催化剂具有高的活性。另外，在非专利文献2中记载了上述十面体氧化钛粒子反应性高的(001)面的比率高，作为光催化剂是有希望的。

作为氧化钛粒子的制造方法，例如，有利用使用非专利文献2所记载的氢氟酸的水热反应的方法。然而，该制造方法是使用氢氟酸的构成，因此不适于工业上的制造。

专利文献1、2和非专利文献1所述的十面体氧化钛粒子的制造方法，是向反应管内导入四氯化钛(TiCl₄)蒸气和氧(O₂)气后，从反应管的外部加热这些气体，通过下述反应式(1)表示的反应来制造氧化钛粒子(TiO₂)的方法。

TiCl₄+O₂→TiO₂+2Cl₂    (1)

通过采用上述制造方法，能够在反应管的下游侧得到含有氧化钛粒子的粉末生成物。在该粉状生成物中含有较多的十面体氧化钛粒子。

然而，采用上述制造方法得到的十面体氧化钛粒子，在用于实用上的光催化剂制品时光催化活性不充分，要求进一步提高光催化活性。

现有技术文献

专利文献1：国际公开第04/063431号

专利文献2：日本特开2006-52099号公报

非专利文献1：草野大辅、寺田佳弘、阿部竜、大谷文章、第98次催化剂研讨会(日本平成18年9月)、研讨会A预稿集、234页

非专利文献2：Hua Gui Yang et al.，Nature，Vol 453，p.638～p.641

发明内容

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种制造光催化活性高的金属氧化物粒子的金属氧化物粒子的制造方法和制造装置。

本发明者们发现：在将含有四氯化钛的反应气体和不含有四氯化钛的氧化性气体预热后在反应管内合流，在相比于合流地点离开至下游侧的区域将由上述反应气体和上述氧化性气体构成的合流气体进行正式加热时，通过使从上述合流地点到达正式加热区域的上游端的时间小于25毫秒而急速加热上述合流气体，能够制造具有高的光催化活性的十面体氧化钛粒子，从而完成了以下的发明。

为了达到上述目的，本发明采用以下的构成，即，

(1)一种金属氧化物粒子的制造方法，是在反应管内预热含有金属氯化物的反应气体和不含有上述金属氯化物的氧化性气体后，将由上述反应气体和上述氧化性气体构成的合流气体在相比于其合流地点离开至下游侧的正式加热区域进行正式加热的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，使上述合流气体从上述合流地点到达上述正式加热区域的上游端的时间小于25毫秒。

(2)根据(1)所述的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，上述反应管具备由中空外筒和插入到上述中空外筒的上游侧的中空内筒构成的双重管结构部，在上述中空内筒流通反应气体的同时，在上述中空内筒与上述中空外筒之间流通上述氧化性气体，将上述中空内筒的下游端部作为上述反应气体与上述氧化性气体的合流地点。

(3)根据(1)或(2)所述的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，上述金属氯化物是四氯化钛，上述金属氧化物粒子是氧化钛粒子。

(4)根据(3)所述的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，上述氧化钛粒子是十面体氧化钛粒子。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，上述预热的温度为136℃～750℃。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的金属氧化物粒子的制造方法，其特征在于，上述正式加热的温度为800℃～1500℃。