[发明专利]一种用微波螯合工艺由新沉淀偏钛酸合成柠檬酸钛的方法

说明书

技术领域

 本发明属于柠檬酸钛制备的新技术，具体涉及以不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸为钛源，以柠檬酸为酸溶剂和螯合剂，用微波热熔螯合反应工艺合成不含氯、硫离子的柠檬酸钛的新方法。

背景技术

钛的柠檬酸是具有广泛的应用前景，如柠檬酸钛作为新型的农作物生长调节剂与功能性微肥已被推广应用；柠檬酸钛作为无公害的钛鞣剂，替代有毒的铬鞣剂也被推广应用；柠檬酸钛还被证实具有抵抗肿瘤的药物功效。

同时，柠檬酸钛还是制备光催化自洁材料、空气净化材料、抗菌材料、防雾材料以及特殊的电极材料、微波介质材料、化学合成催化材料等钛基功能性材料的前驱体。

专利文献CN1052302A公开了以四氯化钛与柠檬酸合成植物生长调节素的专利技术。

专利文献CN101838159A公开了硫酸钛与酒石酸、柠檬酸、苹果酸、苦杏仁酸、乳酸等配位体制成的含钛络合物功能性肥料。

上述专利文献公开了用四氯化钛、硫酸氧钛为原料制备含钛的植物生长调节剂和含钛功能性肥料。

云南大学陈吉书等人报道了以四氯化钛与柠檬酸合成柠檬酸钛化合物的研究；

山东大轻工业学院危冬发等人报道了以硫酸钛与乳酸、柠檬酸等配位体制成钛（Ⅳ）溶液稳定性的研究；

陕西科技大学李闻欣等人报道了柠檬酸-钛（Ⅳ）配合物鞣剂的合成。

上述报道了以四氯化钛、硫酸钛为钛源制备柠檬酸-钛（Ⅳ）配合物鞣剂。

从已公开发表的涉及柠檬酸钛的专利文献和学术论文表明：目前，制备柠檬酸钛的方法：主要直接采用水溶性的钛氯化物，或钛的硫酸盐作为钛源，以柠檬酸为螯合剂，在溶液中将柠檬酸中的羧酸根离子配位到钛离子上，由羧酸根离子与钛离子螯合组成稳定的柠檬酸钛溶液，这种方法工艺简单，并已得到推广应用。

但是，以钛的氯化物，或以钛的硫酸盐直接作为合成柠檬酸钛的原料，会引入大量的氯、硫等杂质，势必会导致柠檬酸钛混杂有氯离子或硫酸根。混杂有氯离子的柠檬酸钛，若作为植物生长调节剂，因含有氯离子会限制其在某些农林作物中的施用。污染有氯、硫元素的柠檬酸钛，更限制了其在开发钛基功能性材料时的应用。

因此，寻找一个不含氯、硫离子的钛化合物作为制备柠檬酸钛的原料，以根除柠檬酸钛中混杂有氯、硫离子等有害物质，使柠檬酸钛在更广泛的领域中得到应用。

经检索已公开发表的涉及偏钛酸的专利文献和学术论文，未发现采用在冰水中用碱中和钛盐的冰水溶液制备能溶于柠檬酸的偏钛酸，并以新沉淀偏钛酸作为钛源合成柠檬酸钛的报道，也未发现用微波热熔螯合工艺合成柠檬酸钛的报道。

发明内容

本发明的目的之一：提供一种用碱中和钛盐的冰水溶液制备不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸的方法；

本发明的目的之二，提供一种用不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸替代钛的氯化物、硫酸盐作为合成不含氯、硫离子的柠檬酸钛的原料；

本发明的目的之三，提供一种用不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸为钛源，以柠檬酸为酸溶剂、螯合剂，用微波热熔螯合工艺合成不含氯、硫离子的柠檬酸钛的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用微波螯合工艺由新沉淀偏钛酸合成柠檬酸钛的方法，其特征在于：

用碱中和钛盐的冰水溶液制备一种不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸；用不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸，替代钛的氯化物、硫酸盐作为合成不含氯、硫离子的柠檬酸钛的原料；用不含氯、硫离子，能溶于柠檬酸的新沉淀偏钛酸为钛源，以柠檬酸为酸溶剂、螯合剂，用微波热熔螯合工艺合成不含氯、硫离子的柠檬酸钛 。       

所述的用碱中和钛盐的冰水溶液，制备的新沉淀偏钛酸，按以下步骤：

a、将钛的氯化物、或钛的硫酸盐溶于冰水之中，用10%~30%氢氧化钠溶液中和，控制pH为7.0~8.0，在≤5℃的冷水中沉淀析出乳白色凝胶状偏钛酸；

b、新沉淀的偏钛酸，用蒸馏水洗涤除去氯离子或硫离子；

c、洗涤去除氯离子或硫离子的新沉淀的偏钛酸用离心机脱除部分吸附水后，及时用于酸溶螯合。

所述的新沉淀偏钛酸与柠檬酸按钛：柠檬酸=1：2.5~4摩尔比的比例配比。

所述的用微波热熔螯合工艺按以下步骤：

a、柠檬酸-偏钛酸悬浮混合液的制备：按钛：柠檬酸的摩尔比1：2.5~4的比例配比，将结晶体的一水柠檬酸溶于新沉淀偏钛酸的吸附水中，搅拌均匀生成乳白色的柠檬酸-偏钛酸悬浮混合液；

b、微波热熔螯合工艺合成柠檬酸钛：