JP2007230809A - Method for producing titanium dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイルドな反応条件にて二酸化チタンを製造する方法に関する。より詳細には、マイルドな反応条件にて、同じ原料から出発して、ルチル、アナターゼおよびブルッカイトの相制御された二酸化チタンを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing titanium dioxide under mild reaction conditions. More particularly, it relates to a process for producing phase-controlled titanium dioxide of rutile, anatase and brookite starting from the same raw material under mild reaction conditions.
二酸化チタンは、例えば、ペンキおよび化粧品用の白色顔料として古くから知られている。また、近年、ナノ結晶からなる二酸化チタンは、大気または水から汚染物質を除去するための光触媒、太陽エネルギーを収集するための光電池材料、次世代超薄キャパシタ用の誘電体材料、さらには、高屈折率（２．４〜２．９）を利用した光学素子として注目されている。 Titanium dioxide has long been known as a white pigment for paints and cosmetics, for example. In recent years, titanium dioxide composed of nanocrystals has become a photocatalyst for removing pollutants from the atmosphere or water, photovoltaic cell materials for collecting solar energy, dielectric materials for next-generation ultrathin capacitors, It attracts attention as an optical element using a refractive index (2.4 to 2.9).
二酸化チタン（ＴｉＯ2）は、３つの結晶構造（すなわち、ルチル（正方晶系）、アナ
ターゼ（正方晶系）およびブルッカイト（斜方晶系））を有する。ルチル型二酸化チタン（以降では、単に、ルチルまたはＲ−ＴｉＯ2と称する）は、主に、白色顔料、塗料、着
色料、化粧品に応用されている。アナターゼ型二酸化チタン（以降では、単に、アナターゼまたはＡ−ＴｉＯ2と称する）は、光触媒技術に応用されている。また、ブルッカイト
型二酸化チタン（以降では、単に、ブルッカイトまたはＢ−ＴｉＯ2と称する）は、ルチ
ルおよびアナターゼに比べて光触媒特性が高いことが示唆されており、有望な光触媒候補でもある。
Titanium dioxide (TiO 2 ) has three crystal structures: rutile (tetragonal), anatase (tetragonal) and brookite (orthorhombic). Rutile titanium dioxide (hereinafter simply referred to as rutile or R—TiO 2 ) is mainly applied to white pigments, paints, colorants, and cosmetics. Anatase-type titanium dioxide (hereinafter simply referred to as anatase or A-TiO 2 ) has been applied to photocatalytic technology. In addition, brookite-type titanium dioxide (hereinafter simply referred to as brookite or B-TiO 2 ) has been suggested to have higher photocatalytic properties than rutile and anatase, and is also a promising photocatalyst candidate.
ルチルとアナターゼとブルッカイトとは、結晶構造の違いから、用途に応じて製造され用いられ得る。例えば、空気中にて安定で取り扱いの簡便なＴｉＣｌ3水溶液を出発原料
として、ブルッカイトを製造する方法がある（例えば、特許文献１を参照）。
Rutile, anatase, and brookite can be produced and used according to the application because of the difference in crystal structure. For example, there is a method for producing brookite using a TiCl 3 aqueous solution that is stable in air and easy to handle as a starting material (see, for example, Patent Document 1).
図１１は、従来技術によるブルッカイトを製造する工程を示す図である。工程ごとに説明する。 FIG. 11 is a diagram showing a process for manufacturing brookite according to the prior art. Each process will be described.
工程Ｓ１１１０：三塩化チタンと尿素とを混合する。
工程Ｓ１１２０：工程Ｓ１１１０で得られた混合溶液を加熱し、水酸化チタン（ＩＩＩ）を析出させる。ここで析出する水酸化チタン（ＩＩＩ）の粒子の形状およびサイズ（すなわち、粒径）を制御することにより、単分散状ブルッカイト団粒を得ることができる。
工程Ｓ１１３０：工程Ｓ１１２０で析出された水酸化チタン（ＩＩＩ）を大気中で洗浄する。
工程Ｓ１１４０：工程Ｓ１１３０で洗浄された水酸化チタン（ＩＩＩ）を大気中で乾燥させる。この結果、ナトリウム等の不純物を含有せず、かつ、ルチルおよび／またはアナターゼを含有しない、単相ブルッカイト型二酸化チタンが得られる。
工程Ｓ１１５０：工程Ｓ１１４０で得られたＢ−ＴｉＯ2を大気中でアニールする。こ
のアニールによって、単分散Ｂ−ＴｉＯ2の結晶性が向上し得る。
従来技術によれば、水熱処理を用いることなく、反応温度１００℃以下かつ大気圧下でブルッカイト単体を得ることができる。
Step S1110: Titanium trichloride and urea are mixed.
Step S1120: The mixed solution obtained in Step S1110 is heated to deposit titanium (III) hydroxide. Monodispersed brookite aggregates can be obtained by controlling the shape and size (ie, particle size) of the titanium hydroxide (III) particles precipitated here.
Step S1130: Titanium (III) hydroxide precipitated in Step S1120 is washed in the atmosphere.
Step S1140: Titanium hydroxide (III) washed in step S1130 is dried in the air. As a result, a single phase brookite type titanium dioxide containing no impurities such as sodium and containing no rutile and / or anatase is obtained.
Step S1150: B-TiO 2 obtained in Step S1140 is annealed in the atmosphere. By this annealing, the crystallinity of monodispersed B—TiO 2 can be improved.
According to the prior art, a brookite simple substance can be obtained at a reaction temperature of 100 ° C. or lower and atmospheric pressure without using hydrothermal treatment.
特許文献１に示されるように、例えば、ブルッカイト型二酸化チタンを製造する技術は
確立されている。しかしながら、特許文献１の技術ではブルッカイト単相しか得られず、その他の相を得るためには、別の出発原料および別の反応系を用いる必要があった。このように、所望する相に応じて、出発原料および反応系を変更することは、製造プロセスを複雑にし、コストを要する等の問題が生じ得る。したがって、同様の出発原料から条件を変更するだけで、アナターゼ、ルチルおよびブルッカイトを作りわけ可能とする技術が望ましい。このような技術があれば、製造ラインを相に応じて別個に設ける必要がないので、コストを削減でき有利である。また、条件の変更だけで、同様の出発原料から所望の相の二酸化チタンが得られれば、従来に比べてプロセスが簡略化できるので、歩留まりの向上が期待できる。
したがって、本発明の目的は、同様の出発原料からアナターゼ、ルチルおよびブルッカイトの相制御された二酸化チタンの製造方法を提供することである。
As shown in Patent Document 1, for example, a technique for producing brookite-type titanium dioxide has been established. However, in the technique of Patent Document 1, only a brookite single phase can be obtained, and in order to obtain other phases, it is necessary to use another starting material and another reaction system. Thus, changing the starting materials and the reaction system according to the desired phase may cause problems such as a complicated manufacturing process and cost. Therefore, a technique that makes it possible to produce anatase, rutile and brookite by simply changing the conditions from the same starting materials is desirable. With such a technique, it is not necessary to provide a separate production line according to the phase, which is advantageous in that it can reduce costs. In addition, if titanium dioxide having a desired phase can be obtained from the same starting material only by changing the conditions, the process can be simplified as compared with the conventional case, so that an improvement in yield can be expected.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a process for the production of phase-controlled titanium dioxide of anatase, rutile and brookite from similar starting materials.
本発明による二酸化チタンを製造する方法は、三塩化チタンと酸化剤とｐＨ調整剤とを混合する工程であって、前記酸化剤は、過硫酸アンモニウム、過塩素酸、硝酸、および、過酸化水素からなる群から選択され、前記三塩化チタン中のチタンＴｉ3+と前記酸化剤とのモル比は、１：１である、工程と、前記混合する工程で得られた混合溶液を１５０℃以上の温度で加熱する工程とを包含し、これにより上記目的を達成する。 A method for producing titanium dioxide according to the present invention is a step of mixing titanium trichloride, an oxidizing agent, and a pH adjusting agent, wherein the oxidizing agent comprises ammonium persulfate, perchloric acid, nitric acid, and hydrogen peroxide. The molar ratio of titanium Ti 3+ in the titanium trichloride to the oxidizing agent is 1: 1, and the mixed solution obtained in the step of mixing and the step of mixing is 150 ° C. or higher. Heating at temperature, thereby achieving the above objective.
前記加熱する工程は、１５０℃以上２５０℃以下の温度範囲で、１時間〜１２時間の間加熱し得る。 The heating step can be performed for 1 hour to 12 hours in a temperature range of 150 ° C. or more and 250 ° C. or less.
前記二酸化チタンが、アナターゼ型二酸化チタンである場合、前記酸化剤は、過硫酸アンモニウムであり得る。 When the titanium dioxide is anatase titanium dioxide, the oxidizing agent can be ammonium persulfate.
前記三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）は、０＜Ｃ＜０．６の範囲であり得る。 The titanium trichloride concentration C (mol / L) may be in the range of 0 <C <0.6.
前記二酸化チタンが、ルチル型二酸化チタンである場合、前記酸化剤は、過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から選択され、前記混合溶液のｐＨは、０．５未満に調整され、前記三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）は、０＜Ｃ＜１．５の範囲であり得る。 When the titanium dioxide is rutile titanium dioxide, the oxidizing agent is selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide, and the pH of the mixed solution is adjusted to less than 0.5, The concentration C (mol / L) of titanium trichloride can be in the range of 0 <C <1.5.
前記二酸化チタンが、ブルッカイト型二酸化チタンの場合、前記酸化剤は、過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から選択され、前記混合溶液のｐＨは、１．０〜１．５の範囲に調整され、前記三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）は、０．０５＜Ｃ＜０．１の範囲であり得る。 When the titanium dioxide is brookite type titanium dioxide, the oxidizing agent is selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide, and the pH of the mixed solution is in the range of 1.0 to 1.5. Adjusted, the titanium trichloride concentration C (mol / L) may be in the range of 0.05 <C <0.1.
前記二酸化チタンが、アナターゼ型二酸化チタンである場合、前記酸化剤は、過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から選択され、前記混合溶液のｐＨは、４．０〜１４の範囲に調整され得る。 When the titanium dioxide is anatase type titanium dioxide, the oxidizing agent is selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide, and the pH of the mixed solution is adjusted to a range of 4.0-14. Can be done.
前記三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）が０．５以下である場合、前記混合溶液のｐＨは４．０より大きくなるように調整され、前記三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）が０．５を越える場合、前記混合溶液のｐＨは７．０より大きくなるように調整され得る。 When the titanium trichloride concentration C (mol / L) is 0.5 or less, the pH of the mixed solution is adjusted to be higher than 4.0, and the titanium trichloride concentration C (mol / L) Can exceed 0.5, the pH of the mixed solution can be adjusted to be higher than 7.0.
前記加熱する工程で得られた生成物を洗浄し、乾燥する工程をさらに包含し得る。 The method may further include washing and drying the product obtained in the heating step.
本発明による方法は、三塩化チタンと酸化剤とｐＨ調整剤とを混合する工程と、混合溶液を１５０℃以上の温度で加熱する工程とを包含する。三塩化チタン中のチタンＴｉ3+と酸化剤とのモル比は、１：１であり、酸化剤は、過硫酸アンモニウム、過塩素酸、硝酸、
および、過酸化水素からなる群から選択される。選択された酸化剤によって、二酸化チタンの相制御が可能となる。また、三塩化チタン中のチタン濃度、さらには、ｐＨを調整することによって、より高精度に二酸化チタンの相制御が可能となり得る。このように、同一の出発原料から所望の相を有する二酸化チタンを製造できるため、従来に比べて製造プロセスが簡略化され、コストが削減され得る。また、煩雑な原料調整が不要であるため、製造が簡便であり、製造時間を短縮でき、かつ、歩留まり向上が期待される。
The method according to the present invention includes a step of mixing titanium trichloride, an oxidizing agent, and a pH adjusting agent, and a step of heating the mixed solution at a temperature of 150 ° C. or higher. The molar ratio of titanium Ti 3+ in titanium trichloride to the oxidizing agent is 1: 1, and the oxidizing agent is ammonium persulfate, perchloric acid, nitric acid,
And selected from the group consisting of hydrogen peroxide. The selected oxidant allows phase control of the titanium dioxide. Further, it is possible to control the phase of titanium dioxide with higher accuracy by adjusting the titanium concentration in titanium trichloride and further adjusting the pH. Thus, since titanium dioxide having a desired phase can be produced from the same starting material, the production process can be simplified and the cost can be reduced as compared with the conventional case. Moreover, since complicated raw material adjustment is not required, the production is simple, the production time can be shortened, and the yield is expected to be improved.
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は、本発明による二酸化チタンを製造する工程を示す図である。
工程ごとに説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a process for producing titanium dioxide according to the present invention.
Each process will be described.
工程Ｓ１１０：三塩化チタンと酸化剤とｐＨ調整剤とを混合する。ここで、酸化剤は、過硫酸アンモニウム、過塩素酸、硝酸、および、過酸化水素からなる群から選択される。三塩化チタン中のチタンＴｉ3+と酸化剤とのモル比は、１：１となるように調整される。ｐＨ調整剤は、尿素または水酸化アンモニウムであるが、これに限定されない。ここで、後述するように、選択される酸化剤、ｐＨ値、および／または、三塩化チタンの濃度によって所望の相を有する二酸化チタンが得られる。なお、本明細書において、「三塩化チタン」、「過硫酸アンモニウム」、「過塩素酸」、「硝酸」、「過酸化水素」等は、その水溶液を意図していることに留意されたい。 Step S110: Mixing titanium trichloride, an oxidizing agent, and a pH adjusting agent. Here, the oxidizing agent is selected from the group consisting of ammonium persulfate, perchloric acid, nitric acid, and hydrogen peroxide. The molar ratio of titanium Ti 3+ in titanium trichloride to the oxidizing agent is adjusted to be 1: 1. The pH adjuster is urea or ammonium hydroxide, but is not limited thereto. Here, as will be described later, titanium dioxide having a desired phase is obtained depending on the selected oxidizing agent, pH value, and / or concentration of titanium trichloride. In this specification, it should be noted that “titanium trichloride”, “ammonium persulfate”, “perchloric acid”, “nitric acid”, “hydrogen peroxide” and the like are intended as aqueous solutions thereof.
工程Ｓ１２０：工程Ｓ１１０で得られた混合溶液を１５０℃以上の温度で加熱する。１５０℃未満の温度の場合、反応が進まない場合がある。また、高温であっても出発原料が分解してしまう恐れがあるため、好ましくは、１５０℃以上２５０℃以下で、１時間〜１２時間加熱する。なお、反応時の圧力、温度によって加熱時間を短縮することもできる。このような調整は、当業者であれば適宜設定可能であり得る。
加熱は、混合溶液を所定の容器に封止した状態で行うことが好ましい。この際、加熱によって圧力がかかる（例えば、１００大気圧）が、これによって、反応時間を短くすることができる。また、容器が封止されているので、不純物が混入する恐れもなく、高品質な二酸化チタンが得られ得る。
Step S120: The mixed solution obtained in Step S110 is heated at a temperature of 150 ° C. or higher. When the temperature is lower than 150 ° C., the reaction may not proceed. Further, since the starting material may be decomposed even at a high temperature, it is preferably heated at 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower for 1 to 12 hours. The heating time can be shortened depending on the pressure and temperature during the reaction. Such adjustment may be appropriately set by those skilled in the art.
The heating is preferably performed in a state where the mixed solution is sealed in a predetermined container. At this time, pressure is applied by heating (for example, 100 atmospheric pressure), but this can shorten the reaction time. In addition, since the container is sealed, high-quality titanium dioxide can be obtained without the risk of contamination.
次に、アナターゼ、ルチルおよびブルッカイトそれぞれの二酸化チタンの製造方法を、表１を参照して詳述する。
（１）アナターゼ単相を製造する場合
（ｉ）酸化剤として過硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2Ｓ2Ｏ8）を選択する。
この場合、三塩化チタンの濃度およびｐＨの調整をすることなく、所望のアナターゼ単相が得られる。これは、硫酸イオン（ＳＯ4 2-）の影響によるものと考えられる。詳細に
は、硫酸イオンは、その他の酸化剤による塩素イオン（Ｃｌ-）、硝酸イオン（ＮＯ3 -）
、ヒドロペルオキシド（ＨＯＯ-）および塩素酸イオン（ＣｌＯ3 -）に比べて、より多く
の電荷を有しているため、強い錯化剤として機能し得る。
(1) When producing anatase single phase (i) Ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) is selected as the oxidizing agent.
In this case, a desired anatase single phase can be obtained without adjusting the concentration and pH of titanium trichloride. This is considered to be due to the influence of sulfate ions (SO 4 2− ). Specifically, sulfate ions, chloride ions by other oxidizing agents (Cl -), nitrate ion (NO 3 -)
Since it has more charge than hydroperoxide (HOO − ) and chlorate ion (ClO 3 − ), it can function as a strong complexing agent.
図２は、アナターゼ、ブルッカイトおよびルチルの模式図を示す。
硫酸イオンは、Ｔｉ（ＯＨ）xＸy（Ｈ2Ｏ）6-x-y八面体の配向性に影響を与え、かつ、酸素を提供する。その結果、図２に示される八面体であるアナターゼを安定化させ得る。
なお、三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）を０＜Ｃ＜０．６の範囲に調整すると、微細粒子のアナターゼが得られ得る。
FIG. 2 shows a schematic diagram of anatase, brookite and rutile.
Sulfate ions affect the orientation of the Ti (OH) x X y (H 2 O) 6-xy octahedron and provide oxygen. As a result, the anatase that is the octahedron shown in FIG. 2 can be stabilized.
When the concentration C (mol / L) of titanium trichloride is adjusted to a range of 0 <C <0.6, fine particle anatase can be obtained.
（ｉｉ）酸化剤として過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から少なくとも１つ選択する。
この場合、混合溶液のｐＨは、４．０〜１４に調整される。これは、比較的高いｐＨ値（すなわち、ｐＨ４．０以上）においては、Ｔｉ（ＯＨ）xＸy（Ｈ2Ｏ）6-x-y八面体中により多くのＯＨを有するので、エッジ共有の割合が増加し、その結果、エッジ共有数が最も多いアナターゼが安定に得られ得るためである。詳細には、図２に示されるように、アナターゼは、八面体構造を有しており、エッジ共有数がもっとも多い。１つのエッジ共有には、２つの脱水反応が必要である。したがって、アナターゼは、ブルッカイトおよびルチルに比べてより脱水反応を必要とするため、より多くのＯＨを有したＴｉ（ＯＨ）xＸy（Ｈ2Ｏ）6-x-y八面体が有利である。
(Ii) At least one oxidant selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide.
In this case, the pH of the mixed solution is adjusted to 4.0-14. This is because, at relatively high pH values (ie, pH 4.0 and above), the Ti (OH) x X y (H 2 O) 6-xy octahedron has more OH, so the rate of edge sharing is This is because an anatase having the largest number of edge sharing can be stably obtained. Specifically, as shown in FIG. 2, anatase has an octahedral structure and has the largest number of edge sharing. One edge sharing requires two dehydration reactions. Therefore, since anatase requires a more dehydration reaction than brookite and rutile, Ti (OH) x X y (H 2 O) 6-xy octahedron with more OH is advantageous.
（ａ）三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）が０．５以下であれば、混合溶液のｐＨを４．０より大きく調整するか、または、（ｂ）三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）が０．５を越える場合、混合溶液のｐＨを７．０より大きく調整すればよい。これにより、より高精度にアナターゼが得られる。これは、混合溶液中の三塩化チタンの濃度が低い方が、Ｔｉ（ＯＨ）xＸy（Ｈ2Ｏ）6-x-y八面体の凝集が促進され、エッジ共有の割合を増加させるためである。 (A) If the concentration C (mol / L) of titanium trichloride is 0.5 or less, the pH of the mixed solution is adjusted to be greater than 4.0, or (b) the concentration C (mol of titanium trichloride) When / L) exceeds 0.5, the pH of the mixed solution may be adjusted to be larger than 7.0. Thereby, anatase can be obtained with higher accuracy. This is because, when the concentration of titanium trichloride in the mixed solution is lower, the aggregation of Ti (OH) x X y (H 2 O) 6-xy octahedron is promoted and the ratio of edge sharing is increased. .
（２）ルチル単相を製造する場合
酸化剤として過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から少なくとも１つ選択する。この場合、ｐＨは０．５未満に、かつ、三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）は、０＜Ｃ＜１．５の範囲に調整される。
これは、アナターゼおよびブルッカイトと比較して、エッジ共有数の少ないルチルを得るためには、Ｔｉ（ＯＨ）xＸy（Ｈ2Ｏ）6-x-y八面体中に含まれるＯＨ数を下げること、すなわち、混合溶液のｐＨが低いことが有利であるためである。
(2) When producing a rutile single phase At least one is selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide as the oxidizing agent. In this case, the pH is adjusted to less than 0.5, and the concentration C (mol / L) of titanium trichloride is adjusted to a range of 0 <C <1.5.
This is because, in order to obtain rutile having a small number of edge sharing compared to anatase and brookite, the number of OH contained in the Ti (OH) x X y (H 2 O) 6-xy octahedron is reduced. That is, it is because it is advantageous that the pH of the mixed solution is low.
（３）ブルッカイト単相を製造する場合
（１）（ｉｉ）および（２）と同様に、酸化剤として過塩素酸、硝酸および過酸化水素からなる群から少なくとも１つ選択する。この場合、ｐＨは、１．０〜１．５の範囲に、かつ、三塩化チタンの濃度Ｃ（ｍｏｌ／Ｌ）は、０．０５＜Ｃ＜０．１の範囲に調整される。
ブルッカイトは、図２に示されるように、ルチルとアナターゼとの中間構造を有する。したがって、ｐＨの範囲は、ルチルの製造に好ましいｐＨの範囲とアナターゼの製造に好ましいｐＨの範囲との間になる。この範囲において、上記三塩化チタンの濃度範囲であれば、ブルッカイト単相が得られ得る。
(3) When producing a brookite single phase (1) As in (ii) and (2), at least one oxidant is selected from the group consisting of perchloric acid, nitric acid and hydrogen peroxide. In this case, the pH is adjusted to a range of 1.0 to 1.5, and the concentration C (mol / L) of titanium trichloride is adjusted to a range of 0.05 <C <0.1.
As shown in FIG. 2, brookite has an intermediate structure between rutile and anatase. Accordingly, the pH range is between the preferred pH range for the production of rutile and the preferred pH range for the production of anatase. Within this range, a brookite single phase can be obtained within the above-mentioned titanium trichloride concentration range.
このように、本発明によれば、同じ原料から出発して、表１に示されるｐＨおよび／ま
たは三塩化チタンの濃度を調整するだけで、所望の相を単相で有する二酸化チタンを製造することができる。また、出発原料として三塩化チタンを用いているため、四塩化チタンと比較して、空気中でも安定であるため、取り扱いが簡便である。また、三塩化チタンは、１５０℃以上で加熱すれば容易に反応が進むため、比較的マイルドな条件下での製造が可能となり、複雑な製造装置を必要としない。このため、製造コストを削減できる。
Thus, according to the present invention, starting from the same raw material, titanium dioxide having a desired phase as a single phase is produced simply by adjusting the pH and / or the concentration of titanium trichloride shown in Table 1. be able to. In addition, since titanium trichloride is used as a starting material, it is more stable in air than titanium tetrachloride, and is easy to handle. In addition, since titanium trichloride reacts easily when heated at 150 ° C. or higher, it can be manufactured under relatively mild conditions and does not require a complicated manufacturing apparatus. For this reason, manufacturing cost can be reduced.
なお、本発明の方法を応用すれば、特定比を有する混合物（例えば、アナターゼとブルッカイトとの比４：６）を製造することができることは言うまでもない。このような成分制御によって、用途に応じたアナターゼ、ブルッカイトおよび／またはルチルの混合物を所定比で提供することができるので有利であり得る。 Needless to say, if the method of the present invention is applied, a mixture having a specific ratio (for example, anatase to brookite ratio of 4: 6) can be produced. Such component control can be advantageous because a mixture of anatase, brookite and / or rutile depending on the application can be provided in a predetermined ratio.
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
（１）三塩化チタン（０．９ｍｏｌ／Ｌ）８０ｍＬと、酸化剤として過硫酸アンモニウム粉末１６．５ｇとを混合し、混合溶液のｐＨが０以下となるように調整した。混合溶液を１００大気圧下で１８０℃まで加熱し、３時間保持し、反応させた。得られた反応生成物を分離し、純粋で洗浄した。その後、洗浄された反応生成物をオーブンにて１００℃、２４時間保持し、乾燥させた。
（２）三塩化チタン（０．１５ｍｏｌ／Ｌ）１３ｍＬと、酸化剤として過硫酸アンモニウム粉末２．７ｇと、ｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムとを混合し、混合溶液のｐＨが０．７５となるように調整した以外は、上記（１）と同様である。混合溶液の容量は、８０ｍＬ（調整用の水を含む）であった。
(1) 80 mL of titanium trichloride (0.9 mol / L) and 16.5 g of ammonium persulfate powder as an oxidizing agent were mixed to adjust the pH of the mixed solution to 0 or less. The mixed solution was heated to 180 ° C. under 100 atmospheric pressure, held for 3 hours, and allowed to react. The reaction product obtained was separated, washed pure. Thereafter, the washed reaction product was kept in an oven at 100 ° C. for 24 hours and dried.
(2) Mixing 13 mL of titanium trichloride (0.15 mol / L), 2.7 g of ammonium persulfate powder as an oxidizing agent, and ammonium hydroxide as a pH adjusting agent so that the pH of the mixed solution becomes 0.75. Except for the adjustment, it is the same as (1) above. The volume of the mixed solution was 80 mL (including adjustment water).
Ｐｈｉｌｉｐｓ ＰＷ１８００Ｘ−Ｒａｙ回折装置（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）によるＸ線回折法、および、ＮＲ−１８００機器（ＪＡＳＣＯ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）によるラマン分光法を用いて、上記（１）および（２）から得られた生成物の同定を行った。Ｘ線回折装置の動作条件は、Ｃｕ−Ｋα線を用いて、４０ｋＶ／５０ｍＡ、０．５°２θ／分の走査速度であった。ラマン分光は、光源出力２０ｍＷおよび解像度１ｃｍ-1でＡｒ+レーザ（波長５１４
．５ｎｍ）を用いた。それぞれの結果を図３および図４に示し詳述する。
Obtained from (1) and (2) above using X-ray diffraction with a Philips PW1800X-Ray diffractometer (Philips Research Laboratories, Netherlands) and Raman spectroscopy with an NR-1800 instrument (JASCO, Tokyo, Japan). The resulting product was identified. The operating conditions of the X-ray diffractometer were a scanning speed of 40 kV / 50 mA and 0.5 ° 2θ / min using Cu-Kα rays. Raman spectroscopy was performed using an Ar + laser (wavelength 514) with a light source output of 20 mW and a resolution of 1 cm −1.
. 5 nm) was used. Each result is shown in FIG. 3 and FIG. 4 and explained in detail.
生成物の表面観察を、ＪＯＥＬ ＦＥＭ−３０００透過型電子顕微鏡ＴＥＭを用いて行った。なお、加速電圧は３００ｋＶであった。結果を図５に示し詳述する。 The surface of the product was observed using a JOEL FEM-3000 transmission electron microscope TEM. The acceleration voltage was 300 kV. The results are shown in FIG.
図３は、実施例１によるＸ線回折パターンを示す図である。
図３（Ａ）は、上記（１）の条件の混合溶液から得られた生成物のＸ線回折パターンを示し、（Ｂ）は、上記（２）の条件の混合溶液から得られた生成物のＸ線回折パターンを示す。いずれの回折パターンも、（１０１）、（００４）、（２００）、（１０５）および（２０４）のアナターゼの回折ピークを示し、その他の相を示す回折ピークは見られなかった。
FIG. 3 is a view showing an X-ray diffraction pattern according to the first embodiment.
FIG. 3A shows an X-ray diffraction pattern of a product obtained from the mixed solution under the condition (1), and FIG. 3B shows a product obtained from the mixed solution under the condition (2). The X-ray diffraction pattern of is shown. All diffraction patterns showed diffraction peaks of (101), (004), (200), (105) and (204) anatase, and no diffraction peaks showing other phases were observed.
図４は、実施例１によるラマンスペクトルを示す図である。
図４（Ａ）は、上記（１）の条件の混合溶液から得られた生成物のラマンスペクトルを示し、（Ｂ）は、上記（２）の条件の混合溶液から得られた生成物のラマンスペクトルを示す。いずれのラマンスペクトルも、１５１．６ｃｍ-1、４０３．４ｃｍ-1、５２０．２ｃｍ-1、６４１．３ｃｍ-1のアナターゼを示すピークを示し、その他の相を示すピークは見られなかった。
FIG. 4 is a diagram showing a Raman spectrum according to Example 1. FIG.
FIG. 4 (A) shows the Raman spectrum of the product obtained from the mixed solution under the condition (1), and FIG. 4 (B) shows the Raman of the product obtained from the mixed solution under the condition (2). The spectrum is shown. Any of the Raman spectra, 151.6cm -1, 403.4cm -1, 520.2cm -1, a peak indicating the anatase 641.3cm -1, a peak indicating the other phases was observed.
図３および図４から、酸化剤として過硫酸アンモニウムを用いた場合、任意の濃度およびｐＨに関わらず、アナターゼ単相が得られたことが分かった。 From FIG. 3 and FIG. 4, it was found that when ammonium persulfate was used as the oxidizing agent, an anatase single phase was obtained regardless of an arbitrary concentration and pH.
図５は、実施例１による生成物のＴＥＭ観察像および電子線回折像を示している図である。
図５中（Ａ）は、上記（１）の条件の混合溶液から得られた生成物を示し、（Ｂ）は、上記（２）の条件の混合溶液から得られた生成物を示している。また、図５（Ａ）の電子線回折像（挿入図）によれば、不明瞭なもののリングが見られ、（Ｂ）の電子線回折像（挿入図）には、明瞭なリングが示されている。このことから、いずれの生成物も多結晶であることが理解される。また、これらのリングから算出される面指数は、それぞれ、図３（Ａ）および（Ｂ）の回折パターンから得られる面指数に一致することが確認された。
FIG. 5 is a diagram showing a TEM observation image and an electron beam diffraction image of the product according to Example 1.
In FIG. 5, (A) shows the product obtained from the mixed solution under the condition (1), and (B) shows the product obtained from the mixed solution under the condition (2). . In addition, according to the electron diffraction image (inset) of FIG. 5A, an unclear ring is seen, and in the electron beam diffraction image (inset) of FIG. 5B, a clear ring is shown. ing. From this, it is understood that any product is polycrystalline. In addition, it was confirmed that the plane indices calculated from these rings coincided with the plane indices obtained from the diffraction patterns of FIGS. 3 (A) and 3 (B), respectively.
図５（Ａ）は、虫食い状態の球状粒子が凝集している様子を示している。
また、細孔分布測定装置による吸脱着等温線の結果（図示せず）によれば、ＩＵＰＡＣのＩＶ型に分類される等温線が得られた。等温線から算出される比表面積は、２９７ｍ2
／ｇであり、２〜５０ｎｍ径の細孔を有することが分かった。
FIG. 5A shows a state in which the worm-eaten spherical particles are aggregated.
In addition, according to the results of adsorption and desorption isotherms (not shown) by the pore distribution measuring device, isotherms classified as IUPAC type IV were obtained. The specific surface area calculated from the isotherm is 297 m 2
/ G, and it was found to have 2 to 50 nm diameter pores.
一方、図５（Ｂ）は、分離した粒子を示し、その粒径はナノメートルオーダであった。その比表面積は、１３４ｍ2／ｇであり、細孔を有しないナノ結晶であることが分かる。 On the other hand, FIG. 5B shows the separated particles, and the particle size was on the order of nanometers. The specific surface area is 134 m 2 / g, which indicates that the nanocrystal has no pores.
これらの結果から、酸化剤として過硫酸アンモニウムを用いた場合、三塩化チタンの濃度によって得られるアナターゼの粒形状を制御できることが示唆される。特に、濃度が低い場合には、ナノメートルオーダの粒径を有する微細粒子が得られ得る。このような粒子は、安定なゾルの製造、ならびに、ナノメートルサイズの粒子からなるバルク体の製造に有利である。また、このような粒子を用いれば、焼結温度を下げることができるので、製造コストの削減にもなり得る。 From these results, it is suggested that when ammonium persulfate is used as the oxidizing agent, the particle shape of anatase obtained can be controlled by the concentration of titanium trichloride. In particular, when the concentration is low, fine particles having a particle size on the order of nanometers can be obtained. Such particles are advantageous for the production of stable sols, as well as for the production of bulk bodies composed of nanometer-sized particles. In addition, if such particles are used, the sintering temperature can be lowered, which can reduce the manufacturing cost.
各種の濃度の三塩化チタン（０．０５ｍｏｌ／Ｌ〜０．９０ｍｏｌ／Ｌ）と、酸化剤として過酸化水素と、ｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムとを混合し、混合溶液のｐＨが０以下〜１．６８となるように調整した。 Various concentrations of titanium trichloride (0.05 mol / L to 0.90 mol / L), hydrogen peroxide as an oxidizing agent, and ammonium hydroxide as a pH adjusting agent are mixed, and the pH of the mixed solution is 0 or less to Adjustment was made to be 1.68.
それぞれの混合溶液における三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ、すなわち、（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）は、（０．０５：１．６８）、（０．０６２５：１．３２）、（０．０７５：１．１）、（０．１０：０．９０）、（０．１５：０．７５）、（０．３０：０．５８）、（０．４５：０．４０）、（０．６０：０．２５）、および、（０．９０：０以下）とした。それぞれの混合溶液の容量は、いずれも８０ｍＬ（調整用の水を含む）とした。得られた混合溶液は、実施例１と同様の条件で反応、分離・洗浄、および、乾燥させた。 The combination of the concentration of titanium trichloride and pH in each mixed solution, ie, ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.05: 1.68), (0.0625: 1 .32), (0.075: 1.1), (0.10: 0.90), (0.15: 0.75), (0.30: 0.58), (0.45: 0) .40), (0.60: 0.25), and (0.90: 0 or less). The volume of each mixed solution was 80 mL (including adjustment water). The obtained mixed solution was reacted, separated and washed, and dried under the same conditions as in Example 1.
上記実施例２の条件で得られた各生成物を、実施例１と同様に、Ｘ線回折法を用いて同定した。また、各生成物の重量パーセントを、Ｘ線回折パターンに基づいて、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ２０００，１０４，３４８１−３４８７に記載の式から求めた。得られた結果を図６に示し、詳述する。 Each product obtained under the conditions of Example 2 was identified using the X-ray diffraction method as in Example 1. In addition, the weight percent of each product was determined according to J. Phys. Chem. It calculated | required from the formula as described in B2000,104,3481-3487. The obtained results are shown in FIG.
三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．９０：０以下）および（０．０６２５：１．３２）である混合溶液から得られた生成物の表面観察の結果を図７（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示し、詳述する。表面観察は、実施例１と同様に、ＴＥＭを用いて行った。 Obtained from a mixed solution in which the combination of titanium trichloride concentration and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.90: 0 or less) and (0.0625: 1.32). The results of surface observation of the resulting product are shown in FIGS. 7A and 7B, respectively, and will be described in detail. Surface observation was performed using TEM in the same manner as in Example 1.
図６は、実施例２による各混合溶液の条件、対応する各相の重量パーセント、および、Ｘ線回折パターンを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the conditions of each mixed solution according to Example 2, the weight percentage of each corresponding phase, and the X-ray diffraction pattern.
図６より、三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．０６２５：１．３２）および（０．０７５：１．１）である混合溶液から得られた生成物は、ブルッカイトのみを示す回折ピークを示した。 From FIG. 6, the combination of the concentration of titanium trichloride and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.0625: 1.32) and (0.075: 1.1). The product obtained from a certain mixed solution showed a diffraction peak indicating only brookite.
また、三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．６０：０．２５）および（０．９０：０以下）である混合溶液から得られた生成物は、ルチルのみを示す回折ピークを示した。 Also, a mixed solution in which the combination of titanium trichloride concentration and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.60: 0.25) and (0.90: 0 or less) The product obtained from showed a diffraction peak showing only rutile.
三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．０５：１．６８）、（０．１０：０．９０）および（０．１５：０．７５）である混合溶液から得られた生成物は、アナターゼおよびブルッカイトそれぞれを示す回折ピーク、および、それらが混合した回折ピークを示した。 The combination of the concentration of titanium trichloride and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.05: 1.68), (0.10: 0.90) and (0.15 : 0.75), the product obtained from the mixed solution showed a diffraction peak indicating anatase and brookite, and a diffraction peak in which they were mixed.
それぞれの混合溶液から得られたアナターゼおよびブルッカイトの重量パーセントは図６に示されるとおりである。
三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．３０：０．５８）および（０．４５：０．４０）である混合溶液から得られた生成物は、アナターゼ、ブルッカイトおよびルチルそれぞれを示す回折ピーク、および、それらが混合した回折ピークを示した。それぞれの混合溶液から得られたアナターゼ、ブルッカイトおよびルチルの重量パーセントは図６に示されるとおりである。
図６から、同じ出発原料を用いても、その濃度および混合溶液のｐＨによって、各種の相の二酸化チタンを製造することができることが分かる。
The weight percentages of anatase and brookite obtained from each mixed solution are as shown in FIG.
From a mixed solution in which the combination of titanium trichloride concentration and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.30: 0.58) and (0.45: 0.40) The obtained product showed a diffraction peak showing anatase, brookite and rutile, and a diffraction peak in which they were mixed. The weight percentages of anatase, brookite and rutile obtained from each mixed solution are as shown in FIG.
FIG. 6 shows that even when the same starting material is used, various phases of titanium dioxide can be produced depending on the concentration and pH of the mixed solution.
図７は、実施例２によるＴＥＭ観察像を示す図である。
図７（Ａ）は、三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．９０：０以下）である混合溶液から得られたルチルを示す。ルチルは、ナノメートルサイズのロッド状であり凝集していることが分かった。
図７（Ｂ）は、三塩化チタンの濃度とｐＨとの組み合わせ（［Ｔｉ3+］（ｍｏｌ／Ｌ）：ｐＨ）が、（０．０６２５：１．３２）である混合溶液から得られたブルッカイトを示す。ブルッカイトは、薄板状であった。
FIG. 7 is a view showing a TEM observation image according to the second embodiment.
FIG. 7A shows a rutile obtained from a mixed solution in which the combination of titanium trichloride concentration and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) is (0.90: 0 or less). Indicates. The rutile was found to be a nanometer-sized rod and aggregated.
FIG. 7B was obtained from a mixed solution in which the combination of titanium trichloride concentration and pH ([Ti 3+ ] (mol / L): pH) was (0.0625: 1.32). Indicates brookite. Brookite was a thin plate.
次に、三塩化チタンの濃度を固定し、混合溶液のｐＨが生成される相に及ぼす影響を調べた。 Next, the concentration of titanium trichloride was fixed, and the influence of the pH of the mixed solution on the generated phase was examined.
固定濃度の三塩化チタン（０．０６２５ｍｏｌ／Ｌ）と、酸化剤として過酸化水素と、ｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムとを混合し、ｐＨが０．４４、０．６７、１．３２、１．７２、６．５３および９．０となるように混合溶液をそれぞれ調整した。それぞれの混合溶液の容量は、いずれも８０ｍＬ（調整用の水を含む）であった。得られた混合溶液は、実施例１と同様の条件で反応、分離・洗浄、および、乾燥させた。 A fixed concentration of titanium trichloride (0.0625 mol / L), hydrogen peroxide as an oxidizer, and ammonium hydroxide as a pH adjuster are mixed to have a pH of 0.44, 0.67, 1.32, 1 The mixed solutions were adjusted to be .72, 6.53 and 9.0, respectively. The volume of each mixed solution was 80 mL (including adjustment water). The obtained mixed solution was reacted, separated and washed, and dried under the same conditions as in Example 1.
得られた各生成物を、実施例１と同様に、Ｘ線回折法を用いて同定した。また、実施例２と同様の方法で、ブルッカイトについて重量パーセントを求めた。結果を図８に示し、詳述する。
混合溶液のｐＨが、９．０および０．４４である混合溶液から得られた生成物の表面観察の結果を図９（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示し、詳述する。表面観察には、実施例１と同様に、ＴＥＭを用いた。
Each product obtained was identified using X-ray diffraction as in Example 1. Moreover, the weight percent was calculated | required about brookite by the same method as Example 2. The results are shown in FIG.
The results of surface observation of the products obtained from the mixed solutions having the mixed solution pH of 9.0 and 0.44 are shown in FIGS. 9A and 9B, respectively, and will be described in detail. As in Example 1, TEM was used for surface observation.
図８は、実施例３による各種混合溶液のｐＨ、対応するブルッカイトの重量パーセント、および、Ｘ線回折パターンを示す図である。
図８から、混合溶液のｐＨが大きくなると、ブルッカイトが減少し、アナターゼが増加することが分かった。この際、ルチルは生成されなかった。ｐＨが９．０に達すると、アナターゼ単相が得られた。一方、混合溶液のｐＨが小さくなると、同様にブルッカイトが減少し、ルチルが増加することが分かった。この際、アナターゼは生成されなかった。ｐＨが０．４４に達すると、ルチル単相が得られた。このことから、三塩化チタンの濃度を固定した場合、混合溶液のｐＨを制御するだけで、所望の相のみを有する二酸化チタンが得られることが分かる。また、アナターゼの生成は、高いｐＨの混合溶液で促進され、ルチルの生成は、低いｐＨの混合溶液で促進される。
FIG. 8 shows the pH of various mixed solutions according to Example 3, the weight percentage of brookite, and the X-ray diffraction pattern.
From FIG. 8, it was found that when the pH of the mixed solution was increased, brookite decreased and anatase increased. At this time, no rutile was produced. When the pH reached 9.0, an anatase single phase was obtained. On the other hand, it was found that when the pH of the mixed solution was decreased, brookite decreased and rutile increased similarly. At this time, anatase was not produced. When the pH reached 0.44, a rutile single phase was obtained. From this, it is understood that when the concentration of titanium trichloride is fixed, titanium dioxide having only a desired phase can be obtained only by controlling the pH of the mixed solution. Moreover, the production | generation of anatase is accelerated | stimulated with the mixed solution of high pH, and the production | generation of rutile is accelerated | stimulated with the mixed solution of low pH.
図９は、実施例３によるＴＥＭ観察像を示す図である。
図９（Ａ）は、ｐＨ＝９．０である混合溶液から得られたアナターゼを示す。図５（Ｂ）と同様の形状のアナターゼが得られたことが分かる。図９（Ｂ）は、ｐＨ＝０．４４である混合溶液から得られたルチルを示す。図７（Ａ）と同様にナノメートルサイズのロッド状であるが、図７（Ａ）のルチルと比べて、各ロッドが分散した状態であることが分かった。このことから、三塩化チタンの濃度が、高いほど凝集したロッド状のルチルが得られ、低いほど各ロッドが分散したルチルが得られることが示唆される。
FIG. 9 is a view showing a TEM observation image according to Example 3. FIG.
FIG. 9A shows anatase obtained from a mixed solution with pH = 9.0. It can be seen that an anatase having the same shape as in FIG. FIG. 9B shows rutile obtained from a mixed solution with pH = 0.44. Although it is a nanometer-sized rod shape like FIG. 7 (A), it turned out that each rod is the state disperse | distributed compared with the rutile of FIG. 7 (A). This suggests that aggregated rod-shaped rutile is obtained as the concentration of titanium trichloride is higher, and rutile in which each rod is dispersed is obtained as the concentration is lower.
次に、混合溶液のｐＨを固定し、三塩化チタンの濃度が生成される相に及ぼす影響を調べた。 Next, the pH of the mixed solution was fixed, and the influence of the titanium trichloride concentration on the generated phase was examined.
各種濃度の三塩化チタン（０．００５ｍｏｌ／Ｌ〜０．９０ｍｏｌ／Ｌ）と、酸化剤として過酸化水素と、ｐＨ調整剤として水酸化アンモニウムとを混合し、混合溶液のｐＨがそれぞれ１．３２となるように調整した。用いたＴｉＣｌ3溶液の濃度（ｍｏｌ／Ｌ）は
、それぞれ、０．００５、０．０１５、０．０３、０．０６２５、０．２５および０．９０であった。それぞれの混合溶液の容量は、いずれも８０ｍＬ（調整用の水を含む）であった。得られた混合溶液は、実施例１と同様の条件で反応、分離・洗浄、および、乾燥させた。
Various concentrations of titanium trichloride (0.005 mol / L to 0.90 mol / L), hydrogen peroxide as an oxidizing agent, and ammonium hydroxide as a pH adjusting agent were mixed, and the pH of the mixed solution was 1.32 respectively. It adjusted so that it might become. The concentrations (mol / L) of the TiCl 3 solution used were 0.005, 0.015, 0.03, 0.0625, 0.25 and 0.90, respectively. The volume of each mixed solution was 80 mL (including adjustment water). The obtained mixed solution was reacted, separated and washed, and dried under the same conditions as in Example 1.
得られた各生成物を、実施例１と同様に、Ｘ線回折法を用いて同定した。また、実施例２と同様に、各種生成物の重量パーセントを求めた。結果を図１０に示し、詳述する。結果を図１０に示し、詳述する。
図１０は、実施例４による各種三塩化チタンの濃度、対応するブルッカイトの重量パーセント、および、Ｘ線回折パターンを示す図である。
図１０から、ｐＨ＝１．３２では、三塩化チタンの濃度を変化させてもルチルは生成しないことが分かった。このことは、ルチルが低いｐＨの混合溶液で生成されるという図８の結果に一致する。また、ｐＨを固定した場合、濃度制御が必要なものの、三塩化チタンの濃度０．０６２５ｍｏｌ／Ｌを含む近傍にて、ブルッカイト単相が得られることが分かった。
Each product obtained was identified using X-ray diffraction as in Example 1. Moreover, the weight percent of various products was calculated | required similarly to Example 2. FIG. The results are shown in FIG. The results are shown in FIG.
FIG. 10 shows the concentrations of various titanium trichlorides, the corresponding weight percentages of brookite, and the X-ray diffraction pattern according to Example 4.
From FIG. 10, it was found that at pH = 1.32, rutile was not generated even when the concentration of titanium trichloride was changed. This is consistent with the results in FIG. 8 where rutile is produced in a low pH mixed solution. Moreover, when pH was fixed, it turned out that although a density | concentration control is required, the brookite single phase is obtained in the vicinity containing the density | concentration of 0.0625 mol / L of titanium trichloride.
本発明による二酸化チタンは、環境有害物質を分解する光触媒、紫外光遮蔽材、フォトニック結晶に利用可能である。本発明によれば、用途に応じた相のみを有する二酸化チタンを同様の出発原料から製造することができるので、製造ラインを簡略化できる。 The titanium dioxide according to the present invention can be used for a photocatalyst, an ultraviolet light shielding material, and a photonic crystal that decompose environmentally harmful substances. According to the present invention, titanium dioxide having only a phase according to the application can be produced from the same starting material, so that the production line can be simplified.
Claims (9)
三塩化チタンと酸化剤とｐＨ調整剤とを混合する工程であって、前記酸化剤は、過硫酸アンモニウム、過塩素酸、硝酸、および、過酸化水素からなる群から選択され、前記三塩化チタン中のチタンＴｉ3+と前記酸化剤とのモル比は、１：１である、工程と、
前記混合する工程で得られた混合溶液を１５０℃以上の温度で加熱する工程と
を包含する、方法。 A method for producing titanium dioxide, comprising:
A step of mixing titanium trichloride, an oxidizing agent, and a pH adjusting agent, wherein the oxidizing agent is selected from the group consisting of ammonium persulfate, perchloric acid, nitric acid, and hydrogen peroxide; The molar ratio of titanium Ti 3+ to the oxidizing agent is 1: 1,
Heating the mixed solution obtained in the mixing step at a temperature of 150 ° C. or higher.
The method according to claim 1, further comprising washing and drying the product obtained in the heating step.
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