[发明专利]二氧化钛颗粒及其制造方法

说明书

本发明提供制造具有所需形貌的二氧化钛颗粒的方法。所述方法包括：提供二氧化钛溶胶并随后干燥该溶胶以提供干燥的二氧化钛颗粒。该方法的特征在于通过施加一个或多个以下条件来控制干燥的二氧化钛颗粒的形貌：(a)由使用硫酸盐法中的沉淀步骤获得的含TiO₂浆料制造该二氧化钛溶胶，其中控制沉淀过程中形成的胶束的尺寸；(b)由含TiO₂浆料制造该二氧化钛溶胶并控制该浆料的pH以影响该二氧化钛溶胶絮凝的程度；(c)由含TiO₂浆料制造该二氧化钛溶胶并调节该二氧化钛的等电点以影响该二氧化钛溶胶絮凝的程度；(d)通过施加热来干燥该二氧化钛溶胶，并控制干燥步骤过程中采用的温度。

发明领域

本发明整体上涉及二氧化钛颗粒及其制造方法和用途。

发明背景

二氧化钛(titania)是公知的并具有各种用途，包括化妆品、个人护理产物、塑料、表面涂层、自清洁表面、药物递送和医疗设备，用作催化载体材料和用于光伏应用。

存在两种制造原料二氧化钛的主要方法：硫酸盐法和氯化物法。

硫酸盐法基于钛铁矿或二氧化钛渣在浓硫酸中的消化。在以硫酸铁形式除去铁之后，将该溶液加热并用水稀释。钛水解，形成硫酸氧钛沉淀物，将其进一步处理以制造TiO₂颜料。

氯化物法基于含钛矿石或中间产物的加碳氯化以形成TiCl₄，接着气相氧化TiCl₄。

二氧化钛可以通过浆料的pH调节从含有二氧化钛的浆料中絮凝和/或沉淀出来。

通过任何已知方法获得的二氧化钛的精加工方法可以包括以下的一种或多种：干燥、研磨、过滤、洗涤和包装。

许多应用要求二氧化钛具有大的比表面积(例如大于200m²/g)以提高功效。这特别是由于以下事实：此类更大表面积导致提高的气体对固体接触比或提高的液体对固体接触比。这样大的比表面积可以通过使用二氧化钛的纳米颗粒(即直径小于100纳米的颗粒)来实现，并且这是目前的常规方法。

但是，使用纳米材料吸引了来自许多领域的注意和关注。通常，在纳米材料的环境健康与安全问题方面产生了许多争论。

还存在其中需要将表面积/孔隙率控制在一定范围内的应用；最大可能比表面积并不总是需要的。

还需要具有适于该材料的所需最终用途的颗粒形状的二氧化钛材料。取决于预期用途，颗粒的不同形状可能更合适。

由此，本发明人确定，显然需要允许在制造二氧化钛颗粒时控制形貌(即形状和结构)的方法。该形貌特别可以涉及二氧化钛颗粒中的孔隙尺寸(这进而影响该颗粒的比表面积)和/或该二氧化钛颗粒的形状(例如在该颗粒是否为球形形状或呈现替代性形状如环形(即油炸圈饼形状)以及该颗粒是否为“毛茸茸”或具有光滑表面的方面)。

在这方面，特别需要能够在制造二氧化钛颗粒时控制孔隙率(并由此控制比表面积)和/或在制造二氧化钛颗粒时控制颗粒形状，以便能够制备具有适于所需应用的孔隙率和/或形状的颗粒。

发明概述

本发明在第一方面提供用于制造具有所需形貌的二氧化钛颗粒的方法，该方法包括：

提供二氧化钛溶胶；

并随后

干燥该溶胶以提供干燥的二氧化钛颗粒；

其特征在于通过施加一个或多个以下条件来控制干燥的二氧化钛颗粒的形貌：

(a)由使用硫酸盐法中的沉淀步骤获得的含TiO₂浆料制造该二氧化钛溶胶，并控制沉淀过程中形成的胶束的尺寸，