Zn~(2+)促进TiO_(2)煅烧过程晶型转变的掺杂机制研究

作者：王伟; 路瑞芳; 王晨光; 党乐平; 郝琳; 卫宏远

来源：化学工业与工程, 2022, 1-9.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20220117

• 晶型转变
• Zn~(2+)离子
• 取代掺杂
• ZnTiO_(3)

硫酸法钛白生产工艺中，高温煅烧是生成稳定晶型的重要阶段。锌盐处理剂的加入，可以降低锐钛晶型向金红石转变的温度，然而其促进作用的内在机理目前尚不明确。本研究以钛白工艺中间物料二洗偏钛酸为原料，硫酸锌为盐处理剂，在马弗炉里高温煅烧至600～900 ℃。利用XRD、HRTEM和XPS等分析手段研究了Zn~(2+)在煅烧过程中对TiO_(2)晶型转变的影响和掺杂机制。结果表明，不同的Zn~(2+)初始浓度以及煅烧温度对Zn~(2+)在TiO_(2)晶型转变的作用机制和Zn~(2+)的存在状态具有显著影响。当Zn~(2+)浓度小于1%时，Zn~(2+)以取代模式掺入TiO_(2)晶格中，置换Ti~(4+)，使晶胞参数变大并形成氧空位；且随着Zn~(2+)浓度的增加，过量的Zn~(2+)在TiO_(2)表面形成新物种ZnTiO_(3)。取代掺杂和ZnTiO_(3)通过不同的作用机理都可以降低相变温度，促进锐钛向金红石的相转变。

• 单位
  天津大学; 重庆大学; 攀钢集团研究院有限公司; 化学化工学院