地質性イルメナイトから純粋な二酸化チタンナノロッドを抽出するための非危険なプロセス

Nonhazardous Process for Extracting Pure Titanium Dioxide Nanorods from Geogenic Ilmenite.

• Tharindu P B Rajakaruna
• Chandana P Udawatte
• Rohana Chandrajith
• R M Gamini Rajapakse

抄録

現在、天然のイルメナイトからの二酸化チタンの工業生産量は年間約6500ktです。硫酸塩プロセスと塩化物プロセスの2つの主要なプロセスが使用されていますが、オープンプロセスでは濃厚な腐食性の酸と1000℃のような過酷な条件が必要であり、そのために多大なコストと環境汚染に貢献しています。このため、コストと環境への影響を低減するために、イルメナイトの170℃以下での回転式オートクレーブ処理と還流及び定置式ソルボサーマル処理を含むクローズドプロセスを開発した。このようにして合成された生成物は、花のような形態に配置されたナノロッドを有するアモルファス状態（結晶化度24％）の100％純粋な二酸化チタンであり、これを99％以上に変換することができます。これを350℃と650℃でそれぞれ焼成することで、結晶化度90%の純度99%以上のアナターゼ相と結晶化度98%の純度100%ルチル相ナノロッドに変換することができる。3つの材料の直接バンドギャップは3.40、3.60、および3.15 eVであった。

The current rate of industrial production of titanium dioxide, from natural ilmenite, is around 6500 kT per annum. The two main processes used, namely, sulfate and chloride processes, require concentrated corrosive acids and drastic conditions, such as 1000 °C, in open processes, thus contributing to considerable costs and environmental pollution. To reduce the cost and impact to the environment, a closed process involving a rotatory autoclaving followed by refluxing and stationary solvothermal treatment of ilmenite, below 170 °C, was developed. The as-synthesized product is 100% pure titanium dioxide in its amorphous state (24% crystallinity), which has nanorods arranged in a flowerlike morphology. This can be converted to over 99% pure anatase phase with 90% crystallinity and 100% pure rutile phase nanorods with 98% crystallinity by calcining at 350 and 650 °C, respectively. The direct band gaps of the three materials are 3. 40, 3.60, and 3.15 eV, respectively.

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