專利名稱：金紅石型二氧化鈦表面包覆水合氧化鋯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金紅石型二氧化鈦表面的包膜方法，特指以氧氯化鋯為包覆劑、
金紅石型二氧化鈦為基材、水合氧化鋯沉積法包覆金紅石型二氧化鈦的方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦俗稱鈦白粉，具有折射率高、消色力強、遮蓋力大、光澤度與白度好、化學(xué) 惰性高、對人體無害等優(yōu)點，是電子、化工、冶金等工業(yè)不可缺少的原料，廣泛應(yīng)用于涂料、 紙張、陶瓷、化妝品、電容器等方面。隨著二氧化鈦的廣泛應(yīng)用，人們對二氧化鈦的性能要求 越來越高，某些特定的領(lǐng)域?qū)Χ趸佁囟ǖ男阅苡刑囟ǖ囊?，如要求有高的水的分?性、高耐候性、高遮蓋力等。由于二氧化鈦顆粒具有很強的光催化作用，在太陽光尤其是紫 外線的照射下能降解其基料的成膜劑，造成漆膜黃變、粉化等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響二氧化鈦顏料 的使用性能。已有美國專利(B. P. Howard,D. 0， Donnell，U. S. Patent 4， 447， 270， 1984)公 開了一種在二氧化鈦表面包覆氧化鋯、二氧化硅及氧化鋁三層包覆層，但是多層包覆工藝 繁雜，條件苛刻。在二氧化鈦表面上直接進行氧化鋯包覆取代多層包覆工藝是一條比較經(jīng) 濟的工藝路線。但是，目前還沒有單獨采用氧化鋯對金紅石型二氧化鈦進行包覆的報道。氧 化鋯包膜以橋氧鍵合的形式結(jié)合在二氧化鈦表面，其表面積和表面活性很大，具有很強的 吸附力，能提高二氧化鈦基底和包覆層之間的結(jié)合力，同時能顯著地掩蔽二氧化鈦晶格表 面上的活性基團，提高二氧化鈦的耐候性，光澤度，耐久性以及有利于顏料的分散。通常二 氧化硅與氧化鋁復(fù)合包覆二氧化鈦過程中，氧化硅、氧化鋁的用量約10%左右.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種以氧氯化鋯為包覆劑、以金紅石型二氧化鈦為基底、化學(xué)液相
沉積法包覆金紅石型二氧化鈦的方法以克服上訴缺點。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 a、將金紅石型二氧化鈦顆粒分散于去離子水中，加入分散劑，制成懸浮液，其中二 氧化鈦的濃度為0. lg/ml ;超聲分散30min，二氧化鈦顆?；境蕟晤w粒分散狀態(tài)；其中所 述的分散劑是濃度為50g/L六偏磷酸鈉溶液，六偏磷酸鈉溶液與二氧化鈦懸浮液體積比為
1/130 ; b、將a步驟制得的漿料移至50 8(TC恒溫水浴中攪拌，同時用0. 5mol/LNa0H溶 液調(diào)節(jié)漿料的pH值為7 ll，使用恒流泵并流加入氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為1%硫酸溶 液，實驗過程中氧氯化鋯溶液的進料速度保持不變，隨時調(diào)節(jié)硫酸溶液的進料速度以維持 溶液的pH值為7 11，滴加完畢后，在不斷攪拌的情況下陳化2h，維持溶液的pH值為7 11及水浴溫度為50 80°C ;其中氧氯化鋯溶液的加入量以Zr02計為Ti02重量的1% 5% ; c、將b步驟制的的漿料進行抽濾、用去離子水洗滌并抽濾濾餅，直至濾液的電導(dǎo) 率小于20ms/m ;再將濾餅鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為120°C ，干燥時間為24h然后進行粉碎，即得A 口 本發(fā)明使用氧化鋯包覆，氧化鋯用量在1_5%時，就能呈現(xiàn)良好的包覆性能。單層 氧化鋯包覆不但工藝簡單，而且氧化鋯用量少。


圖1 :金紅石型Ti02的透射電鏡圖； 圖2 :80。C水浴溫度、pH二 7、摩爾比Zr0Cl/Ti02 = 1/51 (Zr02重量是Ti02的3% ) 透射電鏡圖； 圖3 :80。C水浴溫度、pH二9、摩爾比ZrOCl2/Ti02二 1/51 (Zr02重量是Ti02的3% ) 透射電鏡圖； 圖4 :8(TC水浴溫度、pH = 11、摩爾比ZrOCl2/Ti02 = 1/51 (Zr02重量是Ti02的 3% )透射電鏡圖； 圖5 :50。C水浴溫度、pH二 9、摩爾比ZrOCl/Ti02 = 1/51 (Zr02重量是Ti02的3% ) 透射電鏡圖； 圖6 :80。C水浴溫度、pH = 9、摩爾比ZrOCl2/Ti02 = 1/153 (Zr02重量是Ti02的 1%)透射電鏡圖； 圖7 :80。C水浴溫度、pH二 9、摩爾比ZrOCl/Ti02 = 1/30 (Zr02重量是Ti02的5% ) 透射電鏡圖； 圖8 :不同用量配比的氧化鋯包膜的二氧化鈦的表面電位圖，圖中橫坐標(biāo)為以Zr(^ 計ZrOCl2與Ti02的百分比，縱坐標(biāo)為表面電位大小。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆粒基本呈單顆粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至8(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 7。分別用兩臺恒流泵將200ml， 0. lmol/L的ZrOCl2 (使其中含Zr02重 量是1102的3%)溶液和120ml濃度為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的!12504溶液加入到1102懸浮液中，在 實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速度， 以保證溶液的pH = 7，加料完畢后，陳化120min。樣品20ms/m，取出濾餅，在12(TC下烘干 24h，得最終包覆樣品如圖2。
實施例2 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆粒基本呈單顆粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至8(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 9。分別用兩臺恒流泵將200ml， 0. lmol/L的ZrOCl2 (使其中含Zr02重 量是1102的3%)溶液和120ml濃度為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的!12504溶液加入到1102懸浮液中，在 實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速度，
4以保正溶液的pH = 9，加料完畢后，陳化120min。樣品進行抽濾至濾液的電導(dǎo)率小于20ms/ m，取出濾餅，在12(TC下烘干24h，得最終包覆樣品如圖3。
實施例3 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆?；境蕟晤w粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至8(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 11。分別用兩臺恒流泵將200ml，0. lmol/L的ZrOCl2(使其中含Zr02 重量是1102的3%)溶液和120ml濃度為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的!12304溶液加入到1102懸浮液中， 在實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速 度，以保正溶液的pH = ll，加料完畢后，陳化120min。樣品進行抽濾至濾液的電導(dǎo)率小于 20ms/m，取出濾餅，在120。C下烘干24h，得最終包覆樣品如圖4。
實施例4 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆粒基本呈單顆粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至5(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 9。分別用兩臺恒流泵將200ml， 0. lmol/L的ZrOCl2 (使其中含Zr02重 量是1102的3%)溶液和120ml濃度為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的!12504溶液加入到1102懸浮液中，在 實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速度， 以保證溶液的pH = 9，加料完畢后，陳化120min。樣品進行抽濾至濾液的電導(dǎo)率小于20ms/ m，取出濾餅，在12(TC下烘干24h，得最終包覆樣品如圖5。
實施例5 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆粒基本呈單顆粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至8(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 9。分別用兩臺恒流泵將60ml， 0. lmol/L的ZrOCl2溶液(使其中含Zr02 重量是1102的1% )和120ml濃度為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的！12504溶液加入到1102懸浮液中，在 實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速度， 以保證溶液的pH = 9，加料完畢后，陳化120min。樣品20ms/m，取出濾餅，在12(TC下烘干 24h，得最終包覆樣品如圖6。
實施例6 將75g 二氧化鈦顆粒分散于750ml去離子水中，加入約6ml濃度為50g/L的六偏 磷酸鈉溶液作分散劑，制成懸浮液，超聲分散30min，氧化鈦顆?；境蕟晤w粒分散狀態(tài)。然 后，將Ti02懸浮液移至8(TC恒溫水槽中，溫度恒定，在快速攪拌的情況下，用0. 5mol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH = 9。分別用兩臺恒流泵將300ml，0. lmol/L的ZrOCl2溶液(使其中含 Zr02重量是Ti02的5% )和120ml濃度為1 %質(zhì)量分?jǐn)?shù)的H2S04溶液加入到Ti02懸浮液中， 在實驗過程中保持ZrOCl2溶液的進料速度不變(加料時間3h)，隨時調(diào)節(jié)H2S04的進料速 度，以保證溶液的pH = 9，加料完畢后，陳化120min。樣品20ms/m，取出濾餅，在12(TC下烘 干24h，得最終包覆樣品如圖7。
實施例7
實驗在水浴溫度為80°C、 pH = 9、并流中和方式條件下，研究了以Zr02計ZrOCl2 與1102的百分比分別為0，1%，3%，5%時的分散性，以表面電位的大小反應(yīng)其分散性的大 小。實驗結(jié)果如圖8所示。 從圖8可知，隨著Zr02/Ti02質(zhì)量比值的增加，樣品表面電位的絕對值總體上呈現(xiàn) 上升的趨勢，當(dāng)達到3%時，增加趨勢不明顯。這主要是因為在水合氧化鋯包膜過程中，氧化 鋯和二氧化鈦之間存在一個最佳的配比。
權(quán)利要求
金紅石型二氧化鈦表面包覆水合氧化鋯的方法，其特征在于按照下述步驟進行a、將金紅石型二氧化鈦顆粒分散于去離子水中，加入分散劑，制成懸浮液，其中金紅石型二氧化鈦的濃度為0.1g/ml；超聲分散30min；其中所述的分散劑是濃度為50g/L六偏磷酸鈉溶液，六偏磷酸鈉溶液與二氧化鈦懸浮液體積比為1/130；b、將a步驟制得的漿料移至50～80℃恒溫水浴中攪拌，同時用0.5mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)漿料的pH值為7～11，使用恒流泵并流加入氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為1％硫酸溶液，使得氧氯化鋯溶液的進料速度保持不變，隨時調(diào)節(jié)硫酸溶液的進料速度以維持溶液的pH值為7～11，滴加完畢后，在不斷攪拌的情況下陳化2h，維持溶液的pH值為7～11及水浴溫度為50～80℃；其中氧氯化鋯溶液的加入量以ZrO2計為TiO2重量的1％～5％；c、將b步驟制的的漿料進行抽濾、用去離子水洗滌并抽濾濾餅，直至濾液的電導(dǎo)率小于20ms/m；再將進行濾餅鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為120℃，干燥時間為24h然后進行粉碎，即得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明金紅石型二氧化鈦表面包覆水合氧化鋯的方法，按照下述步驟進行a、將金紅石型二氧化鈦顆粒分散于去離子水中，加入濃度為50g/L六偏磷酸鈉溶液作為分散劑，制成懸浮液，其中金紅石型二氧化鈦的濃度為0.1g/ml；超聲分散30min；六偏磷酸鈉溶液與二氧化鈦懸浮液體積比為1/130；b、將a步驟制得的漿料移至50～80℃恒溫水浴中攪拌，調(diào)節(jié)漿料的pH值為7～11，加入氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為1％硫酸溶液，在不斷攪拌的情況下陳化2h；其中氧氯化鋯溶液的加入量以ZrO2計為TiO2重量的1％～5％；c、將b步驟制的漿料進行抽濾、用去離子水洗滌并抽濾濾餅，直至濾液的電導(dǎo)率小于20ms/m；再將濾餅鼓風(fēng)120℃干燥，干燥時間為24h然后進行粉碎，即得產(chǎn)品。
文檔編號C01G23/00GK101723446SQ200910234360
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者劉純, 盧章準(zhǔn), 奉輝, 姚恒平, 張運生, 殷恒波, 王愛麗, 陳俊, 陳維廣 申請人:江蘇大學(xué)