[发明专利]三氧化二钛及其制备工艺和应用

说明书

本发明涉及无机材料制备领域，具体涉及三氧化二钛的制备方法。本发明三氧化二钛的制备新工艺，包括：a、将二氧化钛与硅粉，按照重量比1:0.25～0.5混合，成型，得到成型物料；b、将硅粉覆盖在a步骤得到的成型物料表面，在空气气氛中加热至1400～1500℃，保温5～25min，冷却，球磨，得到还原产物；c、按照固液比1:7～10g/mL，向b步骤得到的还原产物中加入碱液，在70～90℃下碱浸60～120min，过滤，即得。本发明工艺简单，还原时间短，在空气气氛下即可制备中间产物，对生产设备和生产环境要求低，最终产品三氧化二钛纯度高，应用领域广泛，具有较大的市场前景和应用价值。

技术领域

本发明涉及无机材料制备领域，具体涉及三氧化二钛及其制备方法和应用。

背景技术

Ti₂O₃为六方晶系金刚砂型氧化物，是制备高质量掺钛蓝宝石和Li_xTi₂O₄的主要原料。掺钛蓝宝石可用于制造固态可调谐激光器，它能形成很短的脉冲，噪声仅为可调谐染料激光器的十分之一，在遥感测量、激光雷达、潜艇通讯、水下探测、电子抵抗等领域有广泛应用；锂钛复合氧化物还可以作为电化学插层电极材料而用于可充电电池中；另外，掺有Ti₂O₃的Al(PO₃)₃玻璃，在590nm处有最大的光吸收，因而使该玻璃与现在用的激光玻璃相比具有更加优良的物理特性。

目前制备三氧化二钛主要有以下几种方法：(1)真空中1600℃加热钛粉和二氧化钛混合物，该方法对设备要求高，原料成本也相对较高；(2)1500℃氢还原二氧化钛制备，该方法反应时间长；(3)采用TiO₂与载带TiCl₄的H₂气反应,该方法反应时间需要4～5h，原料氢气消耗量高，成本较高。因此，开发一条全新的三氧化二钛的制备工艺路线非常必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，工艺简单，制备高纯三氧化二钒的制备新工艺。

本发明三氧化二钛的制备工艺，包括以下步骤：

a、将二氧化钛与硅粉，按照重量比1:0.25～0.5混合，成型，得到成型物料；其中，二氧化钛与硅粉优选按重量比1:0.25～0.4混合，更优选按重量比1:0.3混合；

b、将硅粉覆盖在a步骤得到的成型物料表面，在空气气氛中加热至1400～1500℃，保温5～25min，冷却，球磨，得到还原产物；

c、按照固液比1:7～10g/mL，向b步骤得到的还原产物中加入碱液，在70～90℃下碱浸60～120min，过滤，即得。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中二氧化钛的粒度＜10μm，杂质含量＜1wt％；硅粉的粒度＜10μm，杂质含量＜1wt％。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中a步骤中成型采用压制成型或滚动成型，成型物料为块状或球状。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中b步骤中硅粉覆盖厚度为0.5～1cm；优选为0.5cm。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中b步骤中加热采用电加热、气体燃烧加热、微波加热中的至少一种。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中b步骤中冷却采用在氩气气氛下或者石墨粉中进行冷却，优选采用在石墨粉中进行冷却。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中c步骤中碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，优选采用氢氧化钠。

上述三氧化二钛的制备工艺，其中氢氧化钠浓度为4～6mol/L。

本发明还提供一种纯度高、粒径小的三氧化二钒。