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作者:王青鸿;吴越;杜肖阳;马兰;田从学;
单位:攀枝花学院钒钛学院;钒钛关键战略材料四川省重点实验室;
摘要:传统硫酸工艺水解所制的偏钛酸存在粒径分布宽、比表面积低、纯度不足等问题,难以满足其在电池材料、催化等领域的应用要求。本研究创新性地开发了一种分散剂调控的工业钛液一步水解制备偏钛酸工艺,采用单因素变量法系统考察分散剂聚丙烯酰胺(PAM)加量、搅拌速率和水解时间等参数对偏钛酸性能的影响,并通过实验结果与表征结果阐释偏钛酸粒度分布与比表面积的协同演变机制,得到以下主要结论。最佳水解工艺条件为PAM加量0.9%、搅拌速率420 r/min、水解时间2.65 h,此条件下,产品偏钛酸平均比表面积达262 m2/g,煅烧后TiO_2平均纯度为99.58%,平均粒度范围为2.65~2.95μm,优于食品级(GB 1886.341—2021)与纳米级(GB/T 19591—2023)标准。所制偏钛酸呈锐钛型TiO_2结构,具有胶体性质,且偏钛酸中含有大量的水分子、羟基及硫酸根,易通过奥斯特瓦尔德熟化团聚形成粗大偏钛酸团聚体,其团聚体之间存在的多孔结构增大了偏钛酸比表面积。水解机理揭示,分散剂通过长链吸附层降低表面张力,抑制颗粒致密堆积,加速成核速率,促进细小、多孔偏钛酸形成。本工艺流程简单、绿色高效,为电池级高比表面积偏钛酸的工业化制备提供新途径,推动高性能二氧化钛的高质量发展。
关键词:工业钛液;;偏钛酸;;一步水解;;聚丙烯酰胺(PAM);;比表面积;;影响机制;;水解机理
基金资助:四川省科技计划项目(2025ZNSFSC0379,2024ZHCG0141);; 攀枝花市科技计划项目(25KJJH0025);; 攀枝花学院研究生创新计划项目(y2025021)