[发明专利]二氧化钛溶胶、其制备方法以及由其获得的产物

说明书

本发明涉及包含二氧化钛的溶胶的制备以及从而获得的二氧化钛溶胶及其用途，所述包含二氧化钛的溶胶包含钛化合物，当TiO₂根据硫酸盐法通过将包含硫酸氧钛的溶液水解来制备时，优选地获得所述包含二氧化钛的溶胶，和/或所述包含二氧化钛的溶胶具有微晶锐钛矿结构并包含锆化合物。

本发明涉及包含二氧化钛的溶胶的制备以及从而获得的二氧化钛溶胶及其用途，所述包含二氧化钛的溶胶包含钛化合物，当TiO₂根据硫酸盐法(sulphate method)通过将包含硫酸氧钛的溶液水解来制备时，优选地获得所述包含二氧化钛的溶胶，和/或所述包含二氧化钛的溶胶具有微晶锐钛矿结构并且包含锆化合物。

二氧化钛溶胶被用于许多应用，包括非均相催化。在本上下文中，这样的溶胶例如被用于制备光催化剂，或者还被用作挤出催化体(extruded catalytic body)的生产或涂覆工艺中的粘合剂。锐钛矿改性在这两种应用领域中是特别优选的，因为与金红石改性相比，锐钛矿改性通常呈现出较好的光催化活性并提供较大的表面积，这实际上在热力学上更稳定。

存在若干不同的制备锐钛矿TiO₂溶胶的方式。典型的生产工艺包括有机TiO₂前体化合物例如醇化物或乙酰丙酮化物等或在工业规模上可获得的TiO₂前体化合物例如TiOCl₂和TiOSO₄的水解。除了可以在具有或不具有水解核(hydrolysing nuclei)的情况下进行的水解之外，细颗粒锐钛矿TiO₂还可以用中和反应来制备。

通常，该方法在含水介质中进行，并且使用的酸和碱通常是以工业量通常可获得的物质(例如HCl、HNO₃、H₂SO₄、有机酸、碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐、氨或有机胺)。在水解期间，并且特别是在中和反应的情况下，盐或其他可解离化合物(例如H₂SO₄)被添加至溶液，并且在随后的胶溶之前，这些盐或其他可解离化合物必须从获得的悬浮液中被除去。这通过过滤并用脱盐水洗涤来进行，过滤并用脱盐水洗涤之前通常是中和步骤(例如在包含H₂SO₄的悬浮液的情况下)。然后，例如通过在低pH值添加单质子酸例如HCl或HNO₃来进行胶溶。描述了用于制备中性或碱性溶胶的基于这种类型的酸性溶胶的许多工艺。典型地，首先将有机酸(例如柠檬酸)添加至酸性溶胶，并且然后用合适的碱(氨、NaOH、KOH或有机胺)，将pH值调节至期望的范围。

工业规模的锐钛矿TiO₂溶胶的制造不仅取决于便宜的原材料，而且还取决于简单、稳定的制造工艺。金属有机TiO₂来源不被认为是合适的原材料，因为它们的非常高的价格，以及由于在水解期间有机化合物的释放而引起的与操作有关的困难和因此在职业安全和处置方面的较严格的要求。TiOCl₂和TiOSO₄可以被用作起始化合物(starter compound)，并且可以经由两种工业生产工艺(氯化物工艺(chloride process)和硫酸盐工艺(sulphate process)，还参见Gunter Buxbaum，Wiley-VCH出版的Industrial InorganicPigments，第3版，2005)获得，尽管它们是为此目的在特殊工艺中并单独地由主要产物流来制造。

发明概述

鉴于上文的全部，本发明要解决的问题是提供用于制备含TiO₂溶胶的方法，所述方法可以便宜地并在减少的加工努力下进行。

此问题用提供用于制备这样的含TiO₂溶胶的根据本发明的方法来解决，所述方法使用在工业规模上可获得的并且从而也是便宜的起始材料，并且仅包括少量的稳定且因此简单的工艺步骤。

发明详述