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爆轰合成氧化钛方法研究现状(2)

时间:2017-05-30 10:07来源:毕业论文
氧化钛的制备方法有很多种。化学法是目前实验室制备氧化钛的重要研究方法[21]。根据制备体系中反应物的形态可分为液相合成法和气相合成法两类。


氧化钛的制备方法有很多种。化学法是目前实验室制备氧化钛的重要研究方法[21]。根据制备体系中反应物的形态可分为液相合成法和气相合成法两类。
1.2.1  液相合成法
水热反应法:是制备氧化物的重要方法。其优点是条件简单,晶粒发育完整,粒度小,分布均匀,颗粒团聚较少,可使用较为便宜的原料,易得到合适的化学计量物和晶型等。由于反应在密闭的高压釜中进行,有利于有毒体系中的合成反应。
溶胶一凝胶法:这是制备氧化钛粉末最常用的方法之一。该方法操作简单,处理温度低以及设备投资少,溶液化学性质灵活;可以制备传统方法不能或难以得到的产物,但是原料成本较高,锻烧时凝胶体积收缩大,干燥,易造成氧化钛颗粒间的团聚,溶胶颗粒间的烧结性差。
沉淀合成法:沉淀合成法的关键问题是如何控制沉淀剂的生成或加入速度,使反应物的过饱和度限定在适当的范围,从而达到控制颗粒生长速度,获得粒度均匀,纯度高的纳粉体为目的。这是目前工业化前景较好的一种方法,但是粉体容易产生硬团聚,影响了粉体的性能。
微乳液合成法[22]:微乳液法是近十几年发展起来的新方法。由于微乳是均质,低豁度和热力学稳定的分散体系,在一定条件下,胶束具有保持和稳定特定小尺寸的特性。但是,微乳法要使用大量的有机溶剂,这些有机溶剂大多污染环境,容易引入新杂质,价格昂贵,毒性较大,因此降低成本和减轻团聚仍然是需要解决的两大难题。
1.2.2  气相合成法
氢氧焰高温水解法:氢氧焰高温水解法是由德国Degussa公司于上世纪80年代后期开始用于氧化钛制备的。所制备的粉体一般是锐钛型和金红石的混晶,产品粒径小,分散性好,表面活性大,纯度高,团聚程度较小。此种制备工艺己经成熟,其特点是过程较短,自动化程度高。但因其过程温度较高,腐蚀严重,设备材质要求较严,对工艺参数控制要求精确,产品成本较高。
钛醇盐气相水解法[23]:该工艺最早是由美国麻省理工学院开发成功的,用来生产单分散的球形氧化钛。该工艺的特点是能耗小,操作温度低,可以连续化生产,对材质要求不是很高。但是由于反应温度低,所制备出的氧化钛通常是非晶型或者是锐钛矿型,要得到金红石还需要高温缎烧处理。
TiCl4[24]气相氧化法:利用N2携带TiC14蒸气,预热到435℃后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器,O2预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进入反应器,TiC14和O2在900-1400℃下反应,生成的氧化钛微粒经粒子捕集系统,实现气固分离。该工艺的关键是解决喷嘴和反应器的结构设计及氧化钛粒子遇冷壁结疤的问题。其优点是自动化程度高,可制备优质的粉体。
本文研究的爆轰法制备氧化钛粉体是通过选择合适的前驱体以及合理的配方,几乎可以合成所有的氧化物,单质,金属间化合物粉末以及包覆粒子等。利用炸药爆炸产生的能量合成氧化钛粉体材料的一种方法。爆轰法制备氧化钛纳米粉的研究不仅能丰富纳米氧化钛的制备方法,而且对爆轰产物的相关研究在一定程度上还能促进爆轰反应机理的研究。随着其它爆炸与爆轰现象如冲击压实,爆炸烧结,冲击相变,冲击极化和冲击磁化等研究的迅猛发展,势必会推动爆轰合成技术的更大发展。同时,爆轰合成纳米材料的研究反过来也会对进一步完善爆轰理论和发展微细观爆炸力学与化学,物理和材料学等学科交叉提供了一定的理论和实验支撑。
本文以工业偏钛酸 H2TiO3[25]为原料制备二氧化钛的原因是工业偏钛酸H2TiO3简单易得,价格便宜,可大幅降低生产成本,且生产工艺简单,可制得粒度均匀,分散性好的TiO2粒子。 爆轰合成氧化钛方法研究现状(2):http://www.751com.cn/yanjiu/lunwen_8061.html
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