T. 329, №6 , 2018 г.

Формирование частиц диоксида титана при гидролизе и термогидролизе водно-спиртовых растворов тетрахлорида титана

Актуальность. В технологии получения диоксида титана путем пламенного синтеза из горючих органо-минеральных сред на начальном этапе приготовления и распыления водно-спиртового раствора тетрахлорида титана при температурах до 100 °С протекает гидролиз тетрахлорида титана с образованием полупродуктов различного состава Ti(OН) х Сl y . В дальнейшем при повышенных температурах в условиях малого времени пребывания в реакторе синтеза полупродукты гидролиза превращаются в диоксид титана. Характеристики получаемого диоксида титана зависят от условий протекания процессов гидролиза и термогидролиза тетрахлорида титана в растворе и в пламени. В связи с этим выявление возможности управления размерами частиц диоксида титана на стадиях гидролиза и высокотемпературного синтеза за счет регулирования состава растворов тетрахлорида титана в водно-спиртовых средах представляет научный и практический интерес. Цель: изучение формирования частиц продуктов гидролиза тетрахлорида титана в водно-спиртовых растворах этанола, бутанола, изопропанола до стадии распыления при температурах до 100 °С и образования частиц диоксида титана в процессе термогидролиза при сгорании водно-спиртовых растворов в пламени при повышенных температурах более 780 °С. Объекты: органо-минеральные растворы тетрахлорида титана и продукты их гидролиза, образующиеся при температурах до 100 °С и при сгорании водно-спиртовых растворов в пламени при температурах более 780 °С. Методы: динамическое светорассеяние для анализа размеров продуктов гидролиза тетрахлорида титана в водно-спиртовых растворах этанола, бутанола, изопропанола; вибрационная вискозиметрия и метод Дю-Нуи для оценки динамической вязкости и поверхностного натяжения изучаемых растворов; оптическая микроскопия для определения размеров капель растворов; электронная микроскопия продуктов пламенного синтеза диоксида титана. Результаты. Выявлено, что размер частиц продуктов гидролиза тетрахлорида титана в водно-спиртовых растворах зависит от природы спирта, а рост частиц происходит в три этапа: формирование первичных частиц - мицелл - агломератов. Экспериментально показано, что на стадии термогидролиза можно регулировать остаточное содержание хлора, форму и размер образующихся частиц диоксида титана посредством изменения состава исходного раствора и температуры. Применение бутилового и изопропилового спиртов способствует повышению температуры термогидролиза и образованию ультрадисперсных частиц.

Ключевые слова:

гидролиз, термогидролиз, водно-спиртовые растворы, тетрахлорид титана, диоксид титана, ультрачастицы, наночастицы, формы, размеры, механизм формирования, электронный ресурс

Авторы:

Пойлов Владимир Зотович

Казанцев Александр Леонидович

Скачать PDF