硫酸氧鈦沉淀法

1沉淀法

1.1直接沉淀法

　　直接沉淀法也稱水解法或中和法，直接以TiOSO4為原料，把TiOSO4配制成一定濃度的溶液后，加沉淀劑氨水進行中和水解，形成的TiO2水合物經解聚、洗滌、干燥處理后，根據不同的反應條件可得到不同晶型的納米TiO2產品。其主要反應為[4]：

　　TiOSO4+2NH3·H2OTiO(OH)2↓+(NH4)2SO4

　　TiO(OH)2TiO2+H2 O

　　TiOSO4水解釋放出大量的H+，以氨水為沉淀劑所得的TiO2粉體分散效果較好。分析其原因，氨水屬于弱堿，反應的過程中存在如下電離平衡：NH3·H2ONH+4+OH-。

　　TiOSO4水解釋放出大量的H+，可通過加入的氨水來中和，使得反應向正方向進行。而在添加氨水時，由于NH+4的緩沖作用，溶液的pH值緩慢升高，這樣既能中和反應產生的H+，使反應向有利于形成TiO2晶核的方向移動，又可避免pH值迅速改變造成的快速沉淀而導致沉淀成分不均勻的問題。采用直接沉淀法制備納米TiO2，工藝簡單，對設備、技術要求不高，所得產物熱穩定性好，粒度均勻，分散性好，易于工業化生產。但直接沉淀法的不足之處是易造成沉淀劑的局部濃度過高，促使大量細小沉淀迅速形成，由于顆粒形成快，晶體往往不完整，表面積大，難以成長和沉淀，需要洗滌的次數多，耗水量大，干燥時間長，易于結塊。胡曰博，等[5]以工業硫酸氧鈦為原料，在添加特殊分散劑并進行冷水浴的情況下，用直接沉淀法制備出了納米TiO2粉體。實驗研究了硫酸氧鈦溶液的濃度、分散劑的添加量以及煅燒溫度對產物的影響。實驗結果表明：硫酸氧鈦的濃度為0.14mol/L時可得到粒徑約為40nm的前驅體[TiO(OH)2]粉體;分散劑的最佳加入量是TiOSO4的2%(質量分數);TiO2向金紅石相轉變的溫度是850℃。

1.2均勻沉淀法

　　均勻沉淀法是利用某一化學反應使溶液中的構晶離子緩慢、均勻地釋放出來，達到均勻沉淀的目的。只要控制好構晶離子的生成速度就可避免濃度不均勻現象，使過飽和度控制在適當的范圍內，從而控制粒子的生長速度，獲得粒度均勻、致密、便于洗滌、純度高的納米TiO2。以TiOSO4為原料，尿素為沉淀劑制備納米TiO2的反應原理為：

　　CO(NH2)2+3H2O2NH3·H2O+CO2↑

　　TiOSO4+2NH3·H2OTiO(OH)2↓+(NH4)2SO4

　　TiO(OH)2TiO2+H2O

　　Masan oriHirano，等[6]以TiOSO4和Zr(SO4)2為原料用均勻沉淀法制備納米二氧化鈦，TiOSO4和Zr(SO4)2同時水解得到摻雜氧化鋯的納米級銳鈦型二氧化鈦。

　　硫酸氧鈦以硫酸法鈦白生產的中間產品硫酸氧鈦(TiOSO4)為原料，以尿素為沉淀劑，采用均勻沉淀法制備納米TiO2，尋找出最佳的工藝條件：反應溫度為120℃，反應時間為2h，反應物n(TiOSO4)∶n[CO(NH2)2]=1∶2，TiO2的濃度為118mol/L。得到的納米TiO2粒徑為30～80nm，收率達到90%。