(57)【要約】【課題】液相法により作製した粗酸化チタン粉末水分散液から酸化チタン粉末をろ別する際に、得られるケーキ（ろ過物）の純度低下に伴う精製処理や、ｐＨ調整剤の添加量を制御することなく、微粒子状酸化チタン粉末を高純度かつ簡便に製造する方法を提供する。【解決手段】液相法により作製した粗酸化チタン粉末水分散液と炭酸とを接触させた後、得られたスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理することを特徴とする酸化チタン粉末の製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させた後、得られたスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理することを特徴とする酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項２】
前記分離処理されるスラリーのｐＨが、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ±１．５以内になるように、前記スラリー中の炭酸量を制御する請求項１に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項３】
前記粗酸化チタン粉末が、四塩化チタンをアンモニアで中和することにより得られたものである請求項１または請求項２に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項４】
前記分離処理がろ過処理である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタン粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンは、光触媒や、太陽電池、紫外線遮蔽材やシリコーンゴム等ヘの添加剤、誘電体原料、化粧料等、多岐の用途に亘って使用されており、光触媒作用による有機物の分解を目的として、抗菌タイル、建材、消臭繊維、紙などへも塗布されるようになっている。
【０００３】
酸化チタンの光触媒作用は、酸化チタンが紫外線を吸収してその内部に電子と正孔を発生し、発生した正孔が酸化チタンの吸着水と反応してヒドロキシラジカルを生じ、このヒドロキシラジカルが酸化チタン表面に吸着した有機物を炭酸ガスや水に分解することにより生じるものである。
【０００４】
また、酸化チタンの太陽電池への応用研究については、１９９１年にローザンヌ工科大学のグレッツェルらが酸化チタンとルテニウム系色素を組み合わせた色素増感型太陽電池を報告して以来、進められてきている。色素増感型太陽電池は、電解層を、色素担持酸化チタン層が形成された導電性ガラス電極と対極で挟み込んだ構造を有するものであり、色素は光を吸収することで電子と正孔を発生する。発生した電子は酸化チタン層を通じて導電性ガラス電極に到達し、外部へと取り出される。一方、発生した正孔は、電解層を通じて対極へと運ばれ、導電性ガラス電極を通じて供給された電子と結合する。
【０００５】
このように、酸化チタンを光触媒としてガラス表面等に塗布する場合や太陽電池の電極等に応用する場合には、触媒効率、光電変換効率を高める上で、酸化チタン膜の透明性が重要な因子となる。
【０００６】
一般に、酸化チタン粒子の粒径が可視光波長の１／２程度であるときに光散乱（隠蔽力）が最大になり、粒径が小さくなると光散乱も弱まるといわれていることから、酸化チタン粉末の一次粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍであり、分散性が良好であれば光散乱への影響が小さくなり、透明性の高い酸化チタン膜が得られることになる。また、酸化チタン膜の透明性は、酸化チタン中の不純物によっても影響され、酸化チタン中に不純物（例えば、遷移元素、窒素、硫黄など）を含む場合、淡い着色を生じることがある。
【０００７】
以上のことから、酸化チタン粉末が微粒であるとともに不純物の含有量が少ないことが、酸化チタン粉末の応用において非常に重要である。
【０００８】
酸化チタン粉末を製造する方法としては、塩化チタン、チタンの有機化合物などの酸化チタン原料を気化させ、その原料を酸化または分解し酸化チタン粉末を得る気相法と、塩化チタン、硫酸チタニルなどの酸化チタン原料を溶解した液を、加水分解または中和する液相法（湿式法）がある。
【０００９】
液相法により酸化チタン粉末を作製する場合、酸化チタン粉末含有スラリーから酸化チタン粉末を分離する必要があり、分離方法の一つとして、固液混合物（酸化チタン粉末含有スラリー）をろ布やろ紙などのろ材を用いて、湿潤固体（酸化チタン粉末）と分散媒に分離するろ過法が挙げられる。
【００１０】
しかしながら、一般的に、微粒の酸化チタン粉末が分散してなる懸濁液をろ過する場合、一般的に、ろ布やろ紙などのろ材への目詰まり等が生じてろ過処理に長時間を必要とする。
【００１１】
ろ過処理を経済的に進めるには、ろ過処理量を増加させる必要があり、ろ過処理量は、ろ過速度を向上させたり、単位操作量（１回あたりのろ過量）を増加させることにより増加させることができる。ろ過速度を向上させる方法としては、前処理として、固液混合物（酸化チタン粉末含有スラリー）にろ過助剤を用いたり凝集処理を行う方法が知られている。
【００１２】
ろ過助剤は、ろ液抵抗の低減、ろ材の目詰まり防止、高清澄度のろ液分離を目的として使用されるものであり、ろ過助剤としては、一般に、珪藻土、パーライト、セルロース、炭素質ろ過助剤などが挙げられる。
【００１３】
また、凝集処理の一般的な手法としては、固液混合物のｐＨ調整を行ったり、凝集剤を添加する方法を挙げることができる（非特許文献１参照）。
【００１４】
上記ｐＨ調整を行う方法は、酸や塩基等のｐＨ調整剤により金属酸化物のゼータ電位を零（等電点）付近に調整するものであり、ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、クエン酸、酒石酸などの酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基が挙げられる。
【００１５】
また、凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド部分加水分解塩、ポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミノアクリレート、ポリアミノメチルアクリルアミドなどの有機高分子系、活性珪酸、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄などの無機系のものが挙げられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】化学工学協会編  「改訂五版  化学工学便覧」  ７４５〜７４７頁  （１９８８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、本発明者等が検討したところ、上記ろ過助剤を用いる方法や、ｐＨ調整剤や凝集剤を用いる方法においては、得られるケーキ（ろ過物）の純度が低下してしまい、ろ過処理後に必要に応じて精製処理が必要になることが判明した。
【００１８】
また、ｐＨ調整剤を用いる方法においては、ｐＨ調整剤を過度に加えるとｐＨが低下し過ぎて効果的に固液分離することができないことから、得ようとする酸化チタンの等電点に応じてｐＨ調整剤の添加量を適切に調整する必要があり、分離操作が煩雑になるという技術課題が存在している。
【００１９】
このような状況下、本発明は、微粒子状酸化チタン粉末を高純度かつ簡便に製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記技術課題を解決すべく、本発明者等が鋭意検討を行ったところ、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させた後、得られたスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２１】
すなわち、本発明は、
（１）粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させた後、得られたスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理することを特徴とする酸化チタン粉末の製造方法、
（２）前記分離処理されるスラリーのｐＨが、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ±１．５以内になるように、前記スラリー中の炭酸量を制御する上記（１）に記載の酸化チタン粉末の製造方法、
（３）前記粗酸化チタン粉末が、四塩化チタンをアンモニアで中和することにより得られたものである上記（１）または（２）に記載の酸化チタン粉末の製造方法、および
（４）前記分離処理がろ過処理である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の酸化チタン粉末の製造方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ｐＨ調整剤として炭酸を用いることにより、得られる酸化チタン粉末の純度低下を抑制するとともに、酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨを容易に制御しつつ分離処理することが可能となるため、微粒子状酸化チタン粉末を高純度かつ簡便に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る酸化チタン粉末の製造方法は、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させた後、得られたスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明において、粗酸化チタン粉末は、液相法により作製されたものでもよいし、気相法により作製されたものでもよい。
【００２５】
粗酸化チタン粉末を液相法により作製する方法としては、ハロゲン化チタンを加水分解するか又はハロゲン化チタン含有液を中和反応させる方法を挙げることができ、例えば、ハロゲン化チタンに水を加えて加水分解処理する方法や、ハロゲン化チタンの水溶液とアルカリとを接触させ中和処理する方法などが挙げられ、ハロゲン化チタンとしては、三塩化チタンや四塩化チタン等の塩化チタンや、四臭化チタン、四ヨウ化チタン等が挙げられる。ハロゲン化チタンとしては、四塩化チタンが適当である。
【００２６】
上記液相法による粗酸化チタン粉末の作製法により得られる粗酸化チタン粉末としては、ルチル型あるいはアナターゼ型の酸化チタン、オルトチタン酸、メタチタン酸、水酸化チタンまたは酸化チタン水和物を含有するものが挙げられる。
【００２７】
粗酸化チタン粉末を液相法により作製する方法として、以下、ハロゲン化チタン水溶液をアルカリ中和処理する方法について、具体的に説明する。
【００２８】
ハロゲン化チタンのアルカリ中和を行う方法としては、ハロゲン化チタンを水に溶解させた水溶液を調製し、この水溶液を撹拌しながら、アルカリを混合して、上記ハロゲン化チタンとアルカリとを接触させる方法を挙げることができ、更に具体的には、下記中和法１〜中和法３、すなわち、
（中和法１）ハロゲン化チタン水溶液に対し、アルカリ水溶液を滴下して、両者を接触させる方法、
（中和法２）アルカリ水溶液に対し、ハロゲン化チタンの水溶液を滴下して、両者を接触させる方法、
（中和法３）反応容器にｐＨを調整した水を入れておき、その中に、ハロゲン化チタン水溶液とアルカリ水溶液とを滴下し、両者を接触させる方法、
を挙げることができる。
【００２９】
上記アルカリ水溶液に用いられるアルカリとしては特に制限されず、例えば、アンモニア等を挙げることができる。アルカリとしてアンモニアを用いた場合には、得られる酸化チタン粉末中にアルカリ由来の金属成分が含有されないことから好ましい。
【００３０】
上記（中和法１）〜（中和法３）において、中和温度は、１０〜８０℃が好ましく、３０〜８０℃がより好ましい。中和温度が１０℃未満であると中和反応が起こり難くなり、また、８０℃を超えると、平均粒径が小さく且つ比表面積が大きいアルカリ中和物が得られ難くなる。
【００３１】
アルカリとしてアンモニアを用い、水中でハロゲン化チタンを中和処理して粗酸化チタン粉末水分散液を作製する場合、アンモニア水により、粗酸化チタン粉末水分散液のｐＨを、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨよりも大きいｐＨ、例えばｐＨ６以上となるように調整することが好ましい。粗酸化チタン粉末水分散液のｐＨを、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨよりも大きいｐＨ６以上とすることで、塩素を効率よく除去することが可能となる。
【００３２】
一方、粗酸化チタン粉末を気相法により作製する方法としては、下記気相法１〜気相法４、すなわち、
（気相法１）ハロゲン化チタンガスを、気相中で酸素ガスと接触させ酸化させる気相酸化法、
（気相法２）燃焼時に水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸素ガスを燃焼バーナーに供給し火炎を形成し、この中にハロゲン化チタンガスを導入する火炎加水分解法、
（気相法３）ハロゲン化チタンガスを気相中で水蒸気と接触させ酸化させる気相酸化法、
（気相法４）燃焼時に水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸素ガスを燃焼バーナーに供給し火炎を形成し、この中にハロゲン化チタンガスと水蒸気を導入する火炎加水分解法、
などを挙げることができる。
【００３３】
ハロゲン化チタンガスとしては、三塩化チタンガスや四塩化チタンガス等の塩化チタンガスや、四臭化チタンガス、四ヨウ化チタンガス等が挙げられる。
【００３４】
液相法では、液中に原料となるハロゲン化チタン由来のハロゲン元素以外の不純物元素が存在するため、得られる粗酸化チタン粉末にも、ハロゲン元素以外の不純物元素が混入又は残留するが、気相法では、気相中で、ハロゲン化チタンガスを水素ガス、酸素ガスあるいは水蒸気と接触させて反応させるため、得られる粗酸化チタン粉末には、液相法の場合に比べ、ハロゲン化チタンに含まれる元素以外の不純物元素が混入又は残留し難い。しかしながら、気相法においても、得られる粗酸化チタン中にハロゲン化チタン由来のハロゲン元素や可燃性ガス中の炭素分などが混入する場合があり、このような粗酸化チタン粉末に対しては、本発明の方法により酸化チタン粉末を作製することが好ましい。
【００３５】
また、粗酸化チタン粉末の比表面積は特に制限されないが、本発明は、比表面積が大きい（粒径が細かい）粉末に有効に適用することができ、例えば、粗酸化チタン粉末の比表面積は、３０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇが好ましく、８０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇがより好ましい。
【００３６】
本発明においては、上記粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させる。
【００３７】
上記接触時においては、水中における粗酸化チタン粉末の濃度が、５００ｇ／リットル以下になるように調整することが好ましく、１０〜５００ｇ／リットルになるように調整することがより好ましい。５００ｇ／リットルを超えると、粗酸化チタン粉末の分散が困難となる。
【００３８】
粗酸化チタン粉末と炭酸との接触方法は、特に制限されず、例えば、粗酸化チタン粉末水分散液に炭酸ガス（ＣＯ２）をバブリングすることにより水中で炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成させて、粗酸化チタン粉末と接触させてもよいし、予め炭酸ガスをバブリングした水溶液（炭酸水）を作製し水中で炭酸を生成させた上で、この炭酸水と粗酸化チタン粉末水分散液とを混合することにより粗酸化チタン粉末と炭酸とを接触させてもよい。また、予め炭酸水を作製し、この炭酸水と粗酸化チタン粉末水分散液とを混合しつつ、混合液にさらに炭酸ガスを吹き込むことにより粗酸化チタン粉末と炭酸とを接触させてもよい。炭酸ガスをバブリングして炭酸を生成させる場合、バブリングする水分散液や水を攪拌しながら炭酸ガスを吹き込んでもよいし、吹き込む際に、フィルター等により細かい泡状にして吹き込んでもよい。
【００３９】
炭酸水溶液により処理することで、アルカリ中和物の沈降速度も速くなる。また、分散液中の塩素、窒素等の不純物の低減速度も速くなる。
【００４０】
粗酸化チタン粉末分散液と炭酸との接触時において、接触液（粗酸化チタン粉末含有スラリー）中の炭酸の濃度は、接触液のｐＨとして、得ようとしている酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨに対して±１．５以内の範囲内とすることが好ましく、さらに炭酸濃度が飽和するまで（前記のｐＨの範囲でｐＨが一定となるまで）であることがより好ましい。
【００４１】
粗酸化チタン粉末と炭酸との接触時間は、所望のｐＨまたは飽和濃度が達成できる時間とすることが好ましい。
【００４２】
粗酸化チタン粉末と炭酸との接触時において、接触液の温度（接触温度）に特に制限はないが、室温〜６０℃であることが経済的である。
【００４３】
水中に炭酸ガスをバブリングして炭酸を生成させる場合、水中に炭酸ガスをバブリングしていくと、水中の炭酸濃度はやがて飽和濃度に達して、水中のｐＨが、酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ近傍のｐＨ（ｐＨ５〜７）となる。このとき、酸化チタン粉末は弱い凝集状態となって、沈降するため、不純物を取り込みやすいとも考えられる。しかし、本発明者等の検討によれば、全く意外なことに、本発明においては、不純物の取り込みを抑制しつつ凝集することが判明した。
【００４４】
また、本発明においては、ｐＨの調整に炭酸ガスを用いているため、通常のｐＨ調整剤を用いた場合におけるような酸やアルカリによる汚染がなく、高純度の粉末を得ることができる。
【００４５】
さらに、本発明者等の検討によれば、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させても、ｐＨは一定値以下に低減しないことが判明した。例えば、液相法により四塩化チタンをアンモニアで中和して得た２５℃の粗酸化チタン粉末水分散液に対して、室温下、大気圧雰囲気において、炭酸ガスを液中にバブリングすることにより粗酸化チタン粉末と炭酸とを接触させた場合、液中のｐＨは徐々に低減するものの、ｐＨ５．８以下に低減しないことが判明した。このため、本発明においては、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、クエン酸、酒石酸などの酸からなる通常のｐＨ調整剤を加える場合のように、ｐＨ調整剤の過剰添加に伴うｐＨ変動に留意する必要がなく、簡便に反応を行うことが可能になる。
【００４６】
また、本発明者等の検討によれば、粗酸化チタン粉末と炭酸とを接触させる水中のｐＨが一定となるまで、水中に炭酸を供給すると、粗酸化チタン粉末中の塩素、窒素等の不純物の低減速度を向上させることができることが判明した。
【００４７】
本発明において、後述する分離処理に供されるスラリーのｐＨ、すなわち粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させて得られる粗酸化チタン粉末含有スラリーであって、分離処理に供される直前のスラリーのｐＨは、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ±１．５以内になるように、スラリー中の炭酸量を制御することが好ましい。
【００４８】
本出願において、等電点とは、酸化チタン表面におけるゼータ電位が零になる状態を意味する。酸化チタン表面のゼータ電位は、系のｐＨによって変動し、等電点におけるｐＨ（ゼータ電位が零となるｐＨ）は、例えば、２５℃の水溶液中において、天然のルチル型酸化チタンで４．８程度、合成ルチル型酸化チタンで６．７程度、合成アナターゼ型酸化チタンで６．０程度である。
【００４９】
上述したように、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させても、スラリーのｐＨは一定値以下に低減せず、水中のｐＨは酸化チタンの等電点付近で推移する。このため、上記スラリーのｐＨは、例えば、水中に炭酸ガスを過剰供給した場合であっても、その下限値を、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨに対して、±１．５以内の範囲に容易に収めることができる。
【００５０】
後述する分離処理に供されるスラリーのｐＨを、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ±１．５以内になるように、スラリー中の炭酸量を制御することにより、その後のろ過等の固液分離を行った際の固液分離速度を向上させることができる。
【００５１】
本発明において、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させて得られるスラリーは分離処理されることにより、酸化チタン粉末が単離される。
【００５２】
上記分離処理方法としては、通常の固液分離方法を挙げることができ、固液分離方法としては、沈降分離法やろ過法等を挙げることができ、ろ過法により分離処理がより好適である。
【００５３】
ろ過法による分離処理は、ろ過処理を１回だけ行うものであってもよいし、複数回行うものであってもよい。例えば、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ以上のｐＨに調整した粗酸化チタン粉末水分散液をろ過し、得られた酸化チタン粉末含有ケーキに水を加えて攪拌した後、再度ろ過操作を繰り返すことにより行ってもよいし、粗酸化チタン粉末と炭酸とを水中で接触させ、酸化チタン粉末を沈降させた後、上澄みを除去し、水を加えて攪拌した後、酸化チタン粉末を沈降させる作業（沈降分離）を繰り返した後に、ろ過処理を１回施すことにより行ってもよい。
【００５４】
ろ過操作を繰り返し行って分離処理を行う場合、各ろ過処理に供されるスラリーのｐＨを、各ろ過処理毎に、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ±１．５以内になるように調整することが好ましい。
【００５５】
ろ過法は、上記スラリーを多数の細孔が設けられた多孔質材（ろ材）に通して、上記孔のサイズよりもサイズの大きな固体粉末を液体から分離する方法であり、ろ過方式としては、重力を利用した自然ろ過、ろ材の下面を減圧して大気圧をかけてろ過する減圧ろ過、ろ過液面上部を圧縮空気もしくは窒素などの不活性ガス等で加圧してろ過を行う加圧ろ過、遠心力を用いた差圧によりろ過する遠心ろ過が挙げられる。
【００５６】
ろ材としては、セルロースを基材とするろ紙、綿、合成繊維製の織布、ガラス繊維で作られたガラス繊維フィルター、フッ素樹脂やセルロースアセテートで作られたメンブレンフィルター、焼結金属やセラミック製の多孔性フィルター、炭やグラスウールや砂などの粒状物質等が挙げられる。
【００５７】
分離処理して得られた酸化チタン粉末は、その後、必要に応じて乾燥処理される。
乾燥手段としては特に制限されず、例えば、乾燥器等の乾燥装置、マッフル炉、カンタル炉等の焼成炉等が挙げられる。
【００５８】
乾燥温度は、６０℃以上であることが好ましく、７０〜１６０℃がより好ましく、１１０〜１５０℃がさらに好ましい。
【００５９】
乾燥温度を６０℃以上にすることによって、酸化チタン粉末表面に吸着した炭酸分を除去して、高純度の酸化チタン粉末を得ることができる。特に、乾燥温度が１１０〜１５０℃であることにより、粗酸化チタン粉末生成時に利用したアンモニア等のアルカリを効果的に除去することができるとともに、粒径成長を抑制して、酸化チタン粉末の比表面積の減少を抑制することができる。
【００６０】
さらに、質量減量が１質量％以下となるまで乾燥処理を行うと、窒素含有量の少ない酸化チタン粉末を得ることができる。
【００６１】
なお、本出願において、質量減量とは、測定粉末を大気中で１２０℃まで昇温し、１２０℃で加熱して、測定試料の質量変化が０．２質量％／分以下となるまで質量変化の測定を行い、測定前の測定試料の質量をＸ（ｇ）とし、１２０℃で加熱して質量変化が０．２質量％／分以下となったときの測定試料の質量をＹ（ｇ）として、次式：
測定試料の質量減量（質量％）＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００
により求めた値である。
【実施例】
【００６２】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【００６３】
（粗酸化チタン粉末含有スラリーの調製）
以下の方法により、粗酸化チタン粉末含有スラリーを調製した。
攪拌機を備えた貯槽中に、出発液として、四塩化チタン水溶液（チタン濃度：５．９質量％）でｐＨ４に調整した１２５０ｍＬ、６０℃の酸性水溶液を用意した。
【００６４】
上記貯槽中に、攪拌機により攪拌しながら、四塩化チタン水溶液（チタン濃度：５．９質量％）とアンモニア水溶液（アンモニア濃度：５．６質量％）とを、中和当量になるように、それぞれ、添加速度が５．５５ｇ／分および５．４７ｇ／分となるように、連続して添加し、反応させることにより、四塩化チタン中和反応物含有スラリーを生成した。このとき、添加、反応時間は５時間とし、四塩化チタン水溶液およびアンモニア水溶液を添加した反応液の温度が６０℃を維持するように調整した。
【００６５】
本実施例で用いた四塩化チタン水溶液（チタン濃度：５．９質量％）とアンモニア水溶液（アンモニア濃度：５．６質量％）とを、中和当量になるように添加した液のｐＨは４であるため、添加、反応中のスラリーのｐＨは、ｐＨ４で推移した。
【００６６】
室温に冷却後、得られた四塩化チタン中和反応物含有スラリーのろ過を行った。ろ過後に得られたケーキに水とアンモニア水溶液（アンモニア濃度：５．６質量％）を加え、３０分間攪拌することにより、粗酸化チタン粉末含有スラリーを得た。この粗酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨは６．５であり、スラリー中に含まれるチタンの濃度は、酸化チタン換算で２００ｇ／リットルであった。
【００６７】
また、上記粗酸化チタン粉末含有スラリーに含まれる酸化チタンの等電点を電気泳動法により測定した。蒸留水に、上記粗酸化チタン含有スラリーの一部を加え、さらに水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨを１０に調整して等電点測定用スラリーを得た。この等電点測定用スラリー中における酸化チタンの濃度は、１ｇ／リットルである。このスラリーに希塩酸を逐次加え、ｐＨを変更した。
【００６８】
ゼータ電位測定システム（ＥＬＳＺ−１）とｐＨタイトレーターシステム（ＥＬＳＺ−ＰＴ）（大塚電子株式会社製）により、上記スラリーに含まれる酸化チタンの等電点におけるｐＨを測定したところ、ｐＨ５．４であった。
【００６９】
なお、上記四塩化チタン中和反応物含有スラリーをろ過して得られたケーキの一部をバットに移し、自然対流型乾燥機（ヤマト科学株式会社製、型番ＤＸ６０２）にて、１１０℃で１６時間乾燥を行った後、ケーキ中に含まれる酸化チタン結晶相の同定を行ったところ、ルチル化率は０％であり、アナターゼ型であった。なお、結晶相の同定方法は以下に示すとおりである。
【００７０】
（結晶相の同定）
ＡＳＴＭ  Ｄ  ３７２０−８４に従い、Ｘ線回折パターンにおけるルチル型結晶酸化チタンの最強干渉線（面指数１１０）のピーク面積（Ｉｒ）と、アナターゼ型酸化チタン粉末の最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積（Ｉｄ）を求め、以下の算出式より、ルチル化率を求めた。
ルチル化率（質量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉｄ）
【００７１】
なお、Ｘ線回折測定条件は下記のとおりである。
回折装置                ＲＡＤ−１Ｃ（株式会社リガク製）
Ｘ線管球                Ｃｕ
管電圧・管電流          ４０ｋＶ、３０ｍＡ
スリット                ＤＳ-ＳＳ：１度、ＲＳ：０．１５ｍｍ
モノクロメータ          グラファイト
測定間隔                ０．００２度
計数方法                定時計数法
【００７２】
（実施例１）
上記粗酸化チタン粉末含有スラリー（ｐＨ６．５）１０リットルを、容器中で攪拌した後、炭酸ガスをバブリングして酸化チタン粉末を沈降させ、ろ過処理直前におけるｐＨが６となるように制御した酸化チタン粉末含有スラリーを得た。次いでこのスラリーを２回ろ過処理することによりスラリー中の酸化チタン粉末を分離処理した。
１回目のろ過処理の条件は以下のとおりである。
【００７３】
（ろ過方法）
方式：減圧ろ過
ろ材：円形定型ろ紙  Ｎｏ．５Ｃ（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）
得られた酸化チタン粉末含有ケーキは、再度１０リットルの水に投入し、攪拌した後、上記と同じ条件で炭酸ガスをバブリングして、ろ過処理直前におけるｐＨが６となるように制御した酸化チタン粉末含有スラリーを得、１回目のろ過処理と同様の条件で２回目のろ過処理を行った。
得られた酸化チタン粉末含有ケーキをバットに移し、自然対流型乾燥機（ヤマト科学株式会社製、型番ＤＸ６０２）にて、１１０℃で１６時間乾燥処理を行い、目的とする酸化チタン粉末を得た。
乾燥処理して得られた酸化チタン粉末の水分量を以下の方法で測定したところ、水分量は０．２質量％以下であった。
また、得られた酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を以下の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目のろ過時間と２回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
【００７４】
（水分量）
加熱乾燥式水分計ＭＬ−５０（株式会社エー・アンド・デイ製）により、測定試料５ｇを大気中で１２０℃まで昇温及び加熱し、測定試料の質量変化が０．２質量％／分以下となるまで行い、質量減少量を測定し、前記式（１）により該水分量を算出した。
【００７５】
（塩素含有量の分析方法）
得られた酸化チタン粉末を、フッ酸に溶解させ、その液を電量滴定することにより分析を行った。
【００７６】
（窒素含有量の分析方法）
得られた酸化チタン粉末を、フッ酸に溶解させ、その液をアンモニア蒸留分離アミド硫酸滴定法により分析した。
【００７７】
（比表面積の測定）
ＢＥＴ法により測定した。前処理の脱気条件は１１０℃、３０分とした。
【００７８】
（比較例１）
炭酸ガスのバブリングを行わなかったことを除けば、実施例１と同様にして、酸化チタン粉末含有スラリーを作製し、実施例１と同様にして酸化チタン粉末含有スラリーを２回ろ過処理した後、乾燥処理を行い、比較酸化チタン粉末を得た。
１回目のろ過処理直前におけるスラリーのｐＨは６．４、２回目のろ過処理直前におけるスラリーのｐＨは６．９であった。比較酸化チタン粉末の塩素量、窒素量、比表面積を実施例１と同様に測定した結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率、全ろ過時間（１回目のろ過時間と２回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
【００７９】
（実施例２）
実施例１と同様にして、酸化チタン粉末含有スラリーを作製し、該スラリーを２回ろ過処理して、酸化チタン粉末含有ケーキを得た。この酸化チタン粉末含有ケーキを、実施例１のろ過処理と同様の方法で、再度、水に投入し、攪拌した後に炭酸ガスでバブリングした後、ろ過操作を２回繰り返すことにより、酸化チタン粉末含有ケーキを得た。
３回目および４回目（最後）のろ過直前における酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨはいずれも６であった。
得られた酸化チタン粉末含有ケーキを、実施例１と同様の方法により乾燥処理することにより、目的とする酸化チタン粉末を得た。
得られた酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を実施例１と同様の方法にて測定した。また、得られた酸化チタン粉末における炭素含有量（質量％）を以下の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目〜４回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
【００８０】
（炭素含有量の分析方法）
燃焼―赤外吸収法により分析した。
実施例２の結果より、粗酸化チタン粉末を炭酸ガスで処理することにより、窒素含有量および炭素含有量が低減していることがわかる。
【００８１】
（比較例２）
比較例１と同様にして、酸化チタン粉末含有スラリーを作製し、該スラリーを２回ろ過処理して、比較酸化チタン粉末含有ケーキを得た。この比較酸化チタン粉末含有ケーキを、比較例１のろ過処理と同様の方法で、再度、水に投入し攪拌した後に、ろ過操作を２回繰り返すことにより、酸化チタン粉末含有ケーキを得た。
３回目のろ過直前における酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨは７．５であり、４回目（最後）のろ過直前における酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨは８．０であった。
この酸化チタン粉末含有ケーキを、実施例１と同様の方法により乾燥処理することにより、目的とする酸化チタン粉末を得た。
得られた酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、炭素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を実施例２と同様の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目〜４回目のろ過時間の総和））とともに表１に示す。
実施例２および比較例２の結果より、ろ過前の酸化チタン含有スラリーのｐＨが、得ようとする酸化チタン粉末の等電点におけるｐＨ（５．４）±１．５以内にあることにより、ろ過時間の減少効果が大きいことが分かる。また、粗酸化チタン粉末を炭酸ガスで処理することにより、窒素含有量がより低減していることがわかる。
【００８２】
（比較例３）
炭酸ガスに代えて酢酸水溶液（酢酸濃度：４０％）を用いた以外は、実施例１と同様にして、酸化チタン粉末含有スラリーを作製し、実施例２と同様にして酸化チタン粉末含有スラリーを４回ろ過処理した後、乾燥処理を行い、酸化チタン粉末を得た。
１回目〜４回目のろ過処理直前におけるスラリーのｐＨはいずれも６となるように調整した。
得られた酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、炭素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を実施例２と同様の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目〜４回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
実施例２と比較例３の結果を対比することにより、本発明においては、粗酸化チタン粉末を炭酸ガスで処理することにより、得られる酸化チタン粉末の炭素含有量を低減し得ることが分かる。
【００８３】
（実施例３）
実施例１において、１回目と２回目のろ過直前における粗酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨが６になるように炭酸ガスをバブリングする代わりに、各スラリー中に１リットル／分にて炭酸ガスを１０分間バブリングした以外は実施例１と同様の方法により、酸化チタン粉末を得た。
粗酸化チタン粉末含有スラリーのｐＨは５．８未満となることはなく、５．８〜５．９程度の一定値を示した（なお、酸化チタンを含まない蒸留水に同様に炭酸ガスのバブリングを行うと、ｐＨは約４．５となる）。
得られた酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、炭素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を実施例２と同様の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目のろ過時間と２回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
【００８４】
本実施例においては、実施例１よりも、ろ過速度が速く、窒素含有量がより低減していることがわかる。
【００８５】
（比較例４）
炭酸ガスのバブリングを行う代わりに、粗酸化チタン粉末分散液にカチオン性高分子凝集剤（商品名サンフロック（三洋化成工業株式会社製））１００ｇを添加した以外は、実施例１と同様に処理して、比較酸化チタン粉末を得た。
１回目および２回目のろ過処理直前におけるスラリーのｐＨは何れも６程度であった。
得られた比較酸化チタン粉末における塩素含有量（質量％）、窒素含有量（質量％）、炭素含有量（質量％）、比表面積（ｍ２／ｇ）を実施例２と同様の方法にて測定した。これらの測定結果を、酸化チタンの結晶相およびルチル化率と、上記ろ過処理時における全ろ過時間（１回目のろ過時間と２回目のろ過時間の総和）とともに表１に示す。
【００８６】
実施例１と比較例４の結果を対比することにより、本発明においては、粗酸化チタン粉末を炭酸ガスで処理することにより、ろ過時間を短縮し得ることが分かる。
【００８７】
【表１】
2010208863.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明によれば、微粒子状酸化チタン粉末を高純度かつ簡便に製造する方法を提供することができる。