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公開番号2025112013
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006025
出願日2024-01-18
発明の名称チタン酸凝集体の製造方法
出願人堺化学工業株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類C01G 23/04 20060101AFI20250724BHJP(無機化学)
要約【課題】酸化チタンやチタンの複合酸化物の前駆体として好適に利用することが出来る、オキシ塩化チタンを原料とし、ミクロンオーダーの二次粒子径を有し、かつ、粒度分布の狭いチタン酸凝集体を高い収率で製造する方法を提供する。
【解決手段】オキシ塩化チタン水溶液と硫酸及び/又は硫酸塩を、オキシ塩化チタンに含まれるTi元素100モル%に対して、硫酸及び/又は硫酸塩が5～40モル%となる割合で混合する第一工程と、第一工程で得られた溶液を加熱して加水分解物を得る第二工程とを含むことを特徴とするチタン酸凝集体の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
オキシ塩化チタン水溶液と硫酸及び／又は硫酸塩を、オキシ塩化チタンに含まれるＴｉ元素１００モル％に対して、硫酸及び／又は硫酸塩が５～４０モル％となる割合で混合する第一工程と、
第一工程で得られた溶液を加熱して加水分解物を得る第二工程とを含む
ことを特徴とするチタン酸凝集体の製造方法。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記硫酸塩は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、及び、硫酸アンモニウムからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のチタン酸凝集体の製造方法。
【請求項３】
オキシ塩化チタン水溶液と酸を混合する第一工程と、
第一工程で得られた溶液を加熱して加水分解物を得る第二工程とを含み、
該第一工程で混合する酸全体の物質量のうち、８０モル％以上が塩化水素である
ことを特徴とするチタン酸凝集体の製造方法。
【請求項４】
前記第二工程は、第一工程で得られた溶液を予備加熱して保持する予備加熱工程と、予備加熱工程の後、更に加熱して加水分解物を得る加水分解工程とを含む
ことを特徴とする請求項１又は３に記載のチタン酸凝集体の製造方法。
【請求項５】
前記第一工程で使用するオキシ塩化チタン水溶液におけるＴｉＯ
２
としての濃度が７０～３００ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１又は３に記載のチタン酸凝集体の製造方法。
【請求項６】
前記第一工程において、更に塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸カリウムからなる群より選択される少なくとも１種を混合することを特徴とする請求項１又は３に記載のチタン酸凝集体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸凝集体の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
チタン酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等のチタンの複合酸化物は、酸化チタン又はメタチタン酸（ＴｉＯ（ＯＨ）
２
）、チタン酸（Ｔｉ（ＯＨ）
４
）を前駆体とし、それら前駆体とリチウム塩、バリウム塩、カリウム塩とを用いて乾式プロセス又は湿式プロセスにより合成される。この際、リチウムやカリウム等の元素はフラックス剤として粒成長を促進してしまうため、目的のチタン複合酸化物の物性を制御するには、前駆体の粒子形状や粒子径を適切に制御することが重要である。
【０００３】
チタンの複合酸化物の製造では上記前駆体のうち、一般に酸化チタン（ＴｉＯ
２
）が用いられることが多いが、１μｍ以上の粒子径を有する酸化チタンを製造することは困難であり、工業品として市場に流通する酸化チタンは数ナノメートルからサブミクロンサイズに限定されている。このため、市販の酸化チタンを原料として、フィラー用途や電極材料用途を想定した際に有用となる１μｍ以上の粒子径を有する粒度の揃ったチタン酸化物及びその他元素との複合酸化物を製造することは容易ではない。
ここで、本発明者らは、メタチタン酸やチタン酸等のチタン酸化物（以下、チタン酸と呼称する）が、微細な一次粒子がファン・デル・ワールス力によって集合した二次粒子を形成しているということに着目し、これらのチタン酸凝集体の一次粒子径と二次粒子径を調整することで、二次粒子内部の一次粒子の反応を優先的に進行させ、二次粒子間の焼結を効率的に抑制あるいは制御できることを突き止めている。
そしてこれにより、前駆体を（Ｉ）微細な一次粒子からなる凝集粒子であって、（ＩＩ）ミクロンオーダーの二次粒子径を有し、更に（ＩＩＩ）粒度分布が狭いチタン酸凝集体とすることで、粒度分布の狭い１μｍ以上の粒子径を有するチタン酸化物及びその他元素との複合酸化物を製造することができることを見出している。
【０００４】
チタン酸凝集体は、硫酸チタニルやオキシ塩化チタンを加水分解する方法で製造することができる。さらに、チタン酸凝集体を焼成することで、酸化チタンを製造することができる。特許文献１には、硫酸チタニルの加水分解工程において塩化物塩を添加することにより、粒度の整ったメタチタン酸凝集体が形成されることが開示されている。また、非特許文献１には硫酸によるオキシ塩化チタンの加水分解で硫酸チタニルを形成することが開示されている。更に非特許文献２には塩化チタンの酸による加水分解を行って酸化チタンを製造する方法が、特許文献２、３には、オキシ塩化チタンの酸による加水分解を行って酸化チタンを製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１５４５２７号公報
特表２０１４－５３３６５０号公報
中国特許出願公開第１１６０６２７８８号明細書
【非特許文献】
【０００６】
ＷｅｎｂｉｎｇＬｉ他１名「ＰＬＯＳＯＮＥ」（米国）、２０１１年、第６巻、ｅ２１０８２
Ｉｎ－ＨｙｅｏｋＣｈｏｉ他７名「ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」２０２１年、第３９３巻、ｐ６５０－６５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにチタン酸凝集体の製造方法が開示されているが、特許文献１で使用されている硫酸チタニルには鉄やニオブなどの不純物が含まれるため、得られるチタン酸の利用範囲、分野が限られ好ましくない。また、非特許文献２や、特許文献２、３では純度の高いオキシ塩化チタンを原料として酸化チタンを得る方法が開示されているが、いずれも上記（Ｉ）～（ＩＩＩ）を満たすようなチタン酸凝集体を収率よく得る方法については開示していない。
【０００８】
本発明は、上記現状に鑑み、酸化チタンやチタンの複合酸化物の前駆体として好適に利用することが出来る、オキシ塩化チタンを原料とし、ミクロンオーダーの二次粒子径を有し、かつ、粒度分布の狭いチタン酸凝集体を高い収率で製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、オキシ塩化チタンを原料として用いて、ミクロンオーダーの二次粒子径を有し、かつ、粒度分布の狭いチタン酸凝集体を高い収率で製造する方法について検討した。そして、オキシ塩化チタンを原料とする製造方法において、オキシ塩化チタン水溶液と硫酸及び／又は硫酸塩を所定の割合で混合するか、又は、オキシ塩化チタン水溶液と酸とを酸全体の物質量のうち８０モル％以上が塩化水素となるように混合し、得られた溶液を加熱して加水分解物を得る工程を含む方法によりチタン酸凝集体を製造すると、ミクロンオーダーの二次粒子径を有し、かつ、粒度分布の狭いチタン酸凝集体を高い収率で製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、以下のとおりである。
［１］オキシ塩化チタン水溶液と硫酸及び／又は硫酸塩を、オキシ塩化チタンに含まれるＴｉ元素１００モル％に対して、硫酸及び／又は硫酸塩が５～４０モル％となる割合で混合する第一工程と、
第一工程で得られた溶液を加熱して加水分解物を得る第二工程とを含む
ことを特徴とするチタン酸凝集体の製造方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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