一种制备铈铝包膜钛白粉的简便方法
本发明涉及一种制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，属于钛白粉后处理。
背景技术：
1、钛白粉的主要成分是二氧化钛（tio2），是目前用途最广泛的白色颜料，在涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、医药等行业都有应用。目前以硫酸法和氯化法为主要生产方式。对tio2颗粒进行无机和有机包膜后处理，从而提高其耐候性和分散性是钛白粉生产过程中不可缺少的环节。钛白粉耐候性指的是在自然光条件下抵御失光、黄变、粉化等现象的能力。使用主要含有锆、硅以及铝元素的无机氧化物进行包膜是提升钛白粉耐候性的通用做法。这种氧化物包覆层通常具有化学惰性、电绝缘性，可以阻碍tio2颗粒受光激发产生的光生电子和空穴扩散到颗粒表面，从而降低其光催化降解活性。
2、氧化铈（ceox）具有良好的紫外线屏蔽能力，在tio2颗粒表面均匀沉积ceox可以显著提高tio2颜料的耐候性。目前，常用的ceox包膜方法是化学沉淀法，即：使用水溶性铈盐（硝酸铈、硫酸铈、乙酸铈、氯化铈），通过化学反应在tio2颗粒表面形成氢氧化铈沉淀或氧化铈沉淀。然而，包膜通常是在较大的罐式反应器（体积通常大于100l）中使用机械搅拌器（转速通常低于60rpm）进行的，很难实现完美的搅拌和传质，存在局部ceox过饱和程度高、自相成核的情况，不仅会导致tio2颗粒表面包覆层厚度不均匀或过厚，使钛白粉产品光散射能力降低、白度下降，而且还会导致包覆层结晶度不高，影响ceox颜色的稳定性，使钛白粉产品发生变色。所以，为了得到具有理想形貌的包覆层，需按照工业要求采用不同的沉淀方法准确控制沉淀剂和铈盐的加入速率、浆液ph值、温度、搅拌速度等因素。在工业上，这种需严格控制条件的生产方式会带来很多困难，增加钛白粉包覆过程的成本。
3、为进一步提升钛白粉的白度和耐候性，通常会在其表面再包覆一层氧化铝或磷酸铝。传统的钛白粉铈铝包膜方法通常使用溶胶-凝胶法，即：先在钛白粉的表面通过化学沉淀法包覆氧化铈，再在钛白粉的表面包覆氧化铝或磷酸铝。在实际生产中，包覆氧化铈时需要对包膜参数进行精确调控，包覆氧化铝或磷酸铝时需要添加分散剂，否则容易造成包覆不均匀的问题。整个工艺较为繁琐，操作起来较为麻烦。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种既不需要对包膜参数进行精确调控、也不需要添加分散剂的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法。
2、为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
3、一种制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，包括以下步骤：
4、（1）将聚乙烯吡咯烷酮加入到硝酸铈溶液中，持续搅拌30min，然后滴加氨水，继续搅拌60min，慢慢形成淡黄色的铈溶胶；
5、（2）将未包膜钛白粉浆料置于反应容器中，水浴加热至60℃，然后调节ph值至8.5，之后缓慢滴加铈溶胶，滴加铈溶胶的同时维持反应体系的ph值在8.5，滴加完毕后在60℃下熟化30min，得到氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料；
6、（3）将氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料升温至80℃，然后调节ph值至9，之后同时滴加硫酸铝溶液和磷酸溶液，边搅拌边滴加，滴加过程中维持反应体系的ph值在9，滴加完毕后在80℃下熟化1h，自然冷却至室温后进行后处理，得到质量比为3%的铈铝包膜钛白粉。
7、优选的，在步骤（1）中，硝酸铈和氨水的浓度分别为0.05m、2m，聚乙烯吡咯烷酮、硝酸铈溶液和氨水的用量比为2g：200ml：5ml。
8、优选的，在步骤（2）中，未包膜钛白粉浆料的浓度为300g/l，未包膜钛白粉浆料和铈溶胶的用量比为100ml：3.6ml～11.2ml；铈溶胶的滴加速度为0.5ml/min。
9、优选的，在步骤（3）中，硫酸铝溶液和磷酸溶液的浓度分别为0.3m 、0.15m ，氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料、硫酸铝溶液和磷酸溶液的用量比为110ml：3.3ml：3.3ml；后处理依次包括：抽滤、去离子水洗涤沉淀、烘干并研磨沉淀。
10、本发明的有益之处在于：以含有大量氧化铈纳米颗粒的铈溶胶为原料，对钛白粉进行铈铝包膜时，既不需要对包膜参数进行精确调控，也不需要添加分散剂，即可制备得到铈铝包膜钛白粉，工艺简单可控，操作方便，并且氧化铈纳米颗粒在钛白粉颗粒表面分布更加均匀，钛白粉的白度和耐候性更好。
技术特征：
1.一种制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，在步骤（1）中，硝酸铈和氨水的浓度分别为0.05m、2m，聚乙烯吡咯烷酮、硝酸铈溶液和氨水的用量比为2g：200ml：5ml。
3.根据权利要求1所述的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，在步骤（2）中，未包膜钛白粉浆料的浓度为300g/l，未包膜钛白粉浆料和铈溶胶的用量比为100ml：3.6ml～11.2ml。
4.根据权利要求1所述的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，在步骤（2）中，铈溶胶的滴加速度为0.5ml/min。
5.根据权利要求1所述的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，在步骤（3）中，硫酸铝溶液和磷酸溶液的浓度分别为0.3m 、0.15m ，氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料、硫酸铝溶液和磷酸溶液的用量比为110ml：3.3ml：3.3ml。
6.根据权利要求1所述的制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，其特征在于，在步骤（3）中，后处理依次包括：抽滤、去离子水洗涤沉淀、烘干并研磨沉淀。
技术总结
本发明公开了一种制备铈铝包膜钛白粉的简便方法，属于钛白粉后处理技术领域。该简便方法包括以下步骤：（1）将聚乙烯吡咯烷酮加入到硝酸铈溶液中，搅拌形成铈溶胶；（2）将未包膜钛白粉浆料加热并滴加铈溶胶，熟化后得到氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料；（3）将氧化铈纳米颗粒包膜钛白粉浆料升温并滴加硫酸铝溶液和磷酸溶液，熟化、后处理后得到3%铈铝包膜钛白粉。本发明的有益之处在于：以含有大量氧化铈纳米颗粒的铈溶胶为原料，对钛白粉进行铈铝包膜既不需要对包膜参数进行精确调控，也不需要添加分散剂，工艺简单可控，操作方便，并且氧化铈纳米颗粒在钛白粉颗粒表面分布更加均匀，钛白粉的白度和耐候性更好。
技术研发人员：崔伟,何涛,刘艳芮,马颖欣,汤佳瑶,刘吉意,陈金国,毕新岭,郭世光
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5