(57)【要約】  【課題】  より粒径が小さく、粒度分布が狭く、比表面積が大きく、かつルチル化率の高いルチル型酸化チタン粉末、またルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を任意に製造することのできる方法を提供すること。  【解決手段】  四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を気相状態下で反応させ酸化チタン粉末を製造する方法において、水蒸気の供給量を、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量以上する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を気相状態下で反応させ酸化チタン粉末を製造する方法において、水蒸気の供給量を、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量以上と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】
前記各供給ガスを標準状態としたとき、四塩化チタンガス１ｌに対する水蒸気の供給量が１００〜２０００ｌであることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項３】
前記四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を予め加熱し気相状態下で反応させることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項４】
前記酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項５】
前記反応は、反応温度７５０〜９５０℃で行い、ルチル化率が８０％以上の酸化チタン粉末を得る請求項１に記載の酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項６】
前記反応は、反応温度４５０〜７００℃で行い、ルチル化率が２０％以下の酸化チタン粉末を得る請求項１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係り、特には、比表面積が大きくかつルチル化率を任意に制御し得る、電子材料、紫外線遮蔽材料、光触媒材料、ディスプレイの反射防止膜、プラズマディスプレイなどの基盤用隔壁に用いるガラス材のフィラー材、または各種触媒の担体などに適した屈折率の高い酸化チタン粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタン粉末は、白色顔料として古くから利用されており、近年は化粧品などの紫外線遮蔽材料、光触媒、コンデンサ、サーミスタの構成材料あるいはチタン酸バリウムの原料等電子材料に用いられる焼結材料に広く利用されている。また、酸化チタンは可視光付近の波長領域において大きな屈折率を示すため、可視光領域では殆ど光吸収は起こらない。このことから最近化粧料、医薬あるいは塗料等の紫外線遮蔽が要求されるような材料や、液晶ディスプレイ表示部やプラスティックレンズなどの反射防止膜として利用されている。反射防止膜は通常フッ素樹脂、シリコーン系樹脂などの低屈折率の樹脂などで形成される層と、高屈折率層を交互に重ねたものであり、酸化チタンはこの反射防止膜の高屈折率層の材料として用いられている。さらに最近需要の増えているプラズマディスプレイにおいては、その輝度を向上させるため、基盤用隔壁に用いられるガラス材に酸化チタンを被覆して反射率の改善を図ったり、ガラス材にルチル型酸化チタン粉末を配合して屈折率の改善を図ったりしている。
【０００３】
なお、ルチル型酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンに比べ、紫外線遮蔽効果や高屈折率などの光学的特性や高誘電特性などの電気特性において優れた性能を発揮することが知られている。
【０００４】
酸化チタンの膜を形成するには、従来様々な方法が検討されている。例えば、基板表面に酸化チタンの薄膜を形成させる方法としては、蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法などのドライ法、ゾル−ゲル法、メッキ法、電解重合法などのウェット法が知られている。しかしながらこれらの方法においてルチル型酸化チタン膜を形成するためには、酸化チタン膜を形成した後６００℃以上に加熱処理する必要があり、このため用いられる基材がガラス、セラミックスあるいは金属などの無機材料に限られ、その用途が限定されていた。そのためルチル型などの結晶性を持つ酸化チタン粉末をペーストなどの分散液とし、これを基材に塗布して膜を形成することも検討されている。しかしこのような酸化チタン粉末の塗布による方法において、膜の透明性を確保するために粒径をより小さくする必要がある。しかしながら従来の気相法や液相法を用いてより粒径の小さい酸化チタン粉末を製造しようとした場合、得られる酸化チタンの結晶型はルチル型にはならず、アモルファスあるいはアナターゼ型を相当量含むものであった。ルチル型に変換するためには更にこれらの酸化チタンを加熱処理することが必要であり、この加熱処理によって粒子の凝集が生じ、結果として微粒子を維持したままルチル型の酸化チタン粉末を得ることは困難であった。
【０００５】
微粒子のルチル型酸化チタンを得る方法としては、特開平７−２９１６２９号公報に、超微粒子状アモルファス酸化チタンを、無機酸水溶液中で熟成させることにより超微粒子状ルチル型酸化チタンに変換する方法が開示されている。具体的には、有機チタン化合物や四塩化チタンから生成したアモルファス酸化チタンを塩酸水溶液や硫酸水溶液中で７２〜２４００時間熟成させた後、洗浄し乾燥させてルチル型酸化チタン微粒子を得るものである。
【特許文献１】特開平７−２９１６２９号公報（特許請求の範囲、実施例）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開平７−２９１６２９号公報記載の方法によれば、得られた酸化チタン微粒子中にはルチル型結晶は含まれるものの、全体のルチル化率は必ずしも高くなく、より一層の改善が望まれていた。また、このような方法では、製造に長時間を要し、また工程も煩雑であり生産性が低く、実際に工業的には採用し難いという問題がある。
【０００７】
また、比表面積が比較的大きい微粒子の酸化チタン粉末は従来から知られているものの、これらの酸化チタン粉末はルチル型とアナターゼ型の混合物であって、比表面積が３０ｍ２／ｇ以上の場合にはルチル含有率（またはルチル化率）は約７０％以下であった。このように通常酸化チタン粉末はルチルとアナターゼの混合体であるため、粒度分布が比較的広いものであった。
【０００８】
一方、積層セラミックコンデンサの誘電体材料に用いられるチタン酸バリウムなどの原料に酸化チタン粉末が用いられる場合、誘電体粉末の粒径および粒度分布は、使用する酸化チタンの粒度また粒度分布に依存することが知られている。近年の小型化、高容量化のため、積層セラミックコンデンサの積層数は年々増加し、誘電体層および電極層は薄層化している。したがって、用いられる酸化チタン粉末は、より粒径が小さくかつ粒度分布の狭い粉末が要求されている。また、粉末の溶媒に対する分散性も重要であり、この点からも粒度分布の狭い粉末が要求されている。
【０００９】
また、アナターゼ型酸化チタンはルチル型酸化チタンに比べて光活性が高く、光触媒材料に好適であることが知られている。このため、粒径が小さく、粒度分布が狭く、比表面積が大きい酸化チタン粉末であって、ルチル化率の高いルチル型酸化チタン粉末とルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を任意に製造することのできる方法があれば、用途毎に製造条件を決定して効率的に目的物を得ることができて都合がよい。
【００１０】
従って、本発明の目的は、より粒径が小さく、粒度分布が狭く、比表面積が大きく、かつルチル化率の高いルチル型酸化チタン粉末、またルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を任意に製造することのできる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記従来技術に残された課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、四塩化チタンを気相状態下で加水分解あるいは酸化する気相法において、高比表面積であり、かつルチル化率を任意に制御し得る方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち本発明は、四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を気相状態下で反応させ酸化チタン粉末を製造する方法において、水蒸気の供給量を、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量以上することを特徴とする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】
【００１３】
本発明の酸化チタン粉末の製造方法は、比表面積が大きく微粒子であるにもかかわらずルチル化率の非常に高い酸化チタン粉末や、高比表面積のアナターゼ型酸化チタン粉末を任意に製造でき、この方法で得られた酸化チタン粉末は、チタン酸バリウムなどの電子材料、紫外線遮蔽材料、光触媒材料、反射防止膜や高反射率が要求されるプラズマディスプレイなどのガラス基材へのコート材やフィラー材として有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の酸化チタン粉末の製造方法は、四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を気相状態下で反応させ酸化チタン粉末を製造する方法において、水蒸気の供給量を、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量以上とする。水蒸気の供給量が、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量未満であると、酸化チタンの生成反応が均一に行われないため、生成した酸化チタンの結晶制御ができず、高比表面積でルチル化率の高い酸化チタン粉末や、高比表面積でアナターゼ型の酸化チタン粉末を得ることは難しい。
【００１５】
ここで、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量とは、四塩化チタンを水蒸気のみで反応させる場合の水蒸気の化学当量を意味し、つまり四塩化チタン１モルに対して水蒸気（水）を２モルである。本発明の方法において、水蒸気は四塩化チタンに対して過剰、具体的には供給ガスを標準状態としたときガスの容量で四塩化チタンガスの１０倍以上、好ましくは１００倍以上の水蒸気を供給し反応させる。また、酸素の供給量についても、四塩化チタンをすべて酸化する化学当量以上（四塩化チタン１モルに対して酸素１モル）が好ましく、具体的には供給ガスを標準状態としたときガスの容量で四塩化チタンガスの１０倍以上の酸素を供給し反応させる。
【００１６】
上記各成分の反応部への供給量比であるが、各供給ガスが標準状態としたとき四塩化チタン１ｌ（ガス）に対する水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気の供給量は表１のとおりである。
【００１７】
【表１】
2005104796.tif 000002
上記各原料ガスの供給量は、反応スケールあるいは各ガスを供給するノズル径等により異なるので適宜設定するが、反応部での各ガス、特に四塩化チタンガスの供給速度は乱流域になるように設定することが望ましい。また、供給する上記の各成分をアルゴンや窒素のごとき不活性ガスで希釈し反応部に供給し反応させることもできる。以上のように本発明の方法では、四塩化チタンに対して水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気の供給量を上記のような範囲に設定して反応を行うことによって、高比表面積でかつルチル化率の高い酸化チタン粉末およびルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を得ることができる。
【００１８】
また、上記の四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を反応部に供給する際に、予め加熱して供給して反応させることが望ましく、具体的には３００〜１２００℃、好ましくは４５０〜９５０℃に加熱する。
【００１９】
次いで反応させ酸化チタン粉末を生成させるが、このような酸化チタン粉末を気相反応で形成するためには、酸化チタンが生成する温度以上であり、具体的には、９００℃以下、好ましくは４００〜９００℃、特に好ましくは４５０〜８５０℃である。
【００２０】
本発明において上述した各供給ガスの予熱温度および反応温度を制御することによって、生成される酸化チタン粉末のルチル化率（ルチル含有率）を制御することができる。具体的には、ルチル化率８０％以上のように高い酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度が７５０〜９５０℃で反応温度は７５０〜９００℃で行い、ルチル化率２０％以下のようにルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度が４００〜７００℃で反応温度は４５０〜７００℃で行う。
【００２１】
上記のように各成分を反応させ酸化チタン粉末を生成させた後、生成粒子の凝集を防ぐために、少なくとも酸化チタン粒子が焼成する温度以下、具体的には３００℃未満まで可及的速やかに冷却を行う。
【００２２】
上記のように得られた酸化チタン粉末は、その後粉末に含まれる塩化水素などの塩素分を加熱処理などにより除去し、必要に応じて分級あるいは篩分を行う。
【００２３】
以下本発明の酸化チタン粉末を製造する具体的なプロセスの一例を示す。先ず、液状の四塩化チタンを予め５００〜９００℃に加熱し、気化させ、必要に応じて窒素ガスで希釈し反応炉に導入する。四塩化チタンの導入と同時に、予め５００〜９００℃加熱した酸素ガス、水素ガスおよび水蒸気を必要に応じて窒素ガスで希釈して反応炉に導入し、酸化反応を行うが反応温度は通常４５０〜９００℃、好ましくは５００〜９００℃である。本発明の酸化チタン粉末を得るためにはこのように比較的低温で酸化反応を行うことが望ましい。生成した酸化チタン粉末を冷却部に導入し、空気などの冷却ガスを酸化チタン粉末に接触させ、酸化チタン粉末を３００℃以下に冷却する。その後生成した酸化チタン粉末を捕集し、酸化チタン粉末中に残留する塩素分を、真空加熱、空気あるいは窒素ガス雰囲気中での加熱あるいはスチーム処理等の加熱処理あるいはアルコールとの接触処理により除去し、本発明の酸化チタン粉末を得ることができる。
【００２４】
気相法によりルチル型酸化チタン粉末を得る場合、７５０〜９５０℃のような比較的高い温度条件で製造することによって、酸化チタン粉末を無機酸水溶液中で熟成するなどのアナターゼ型酸化チタンをルチル化する工程を別途行わなくとも、高い比表面積を有するルチル型酸化チタン粉末を効率よく製造することができる。また、４５０〜７００℃のような比較的低い温度条件で製造することによって、効率よく高比表面積のアナターゼ型酸化チタン粉末を製造することができる。
【００２５】
本発明の方法で得られた酸化チタン粉末は、ルチル型酸化チタン粉末の場合、ルチル化率が８０％以上であり、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上である。ルチル化率がこのような高い範囲であれば、例えば紫外線遮蔽効果や高屈折率などの光学的特性や高誘電特性などの電気特性において優れた性能を発揮する。またアナターゼ型酸化チタン粉末の場合、ルチル化率は２０％以下、好ましくは１５％以下、より好ましくは５％以下である。ルチル化率がこのような低い範囲であれば、例えば光触媒材料などに好適である。
【００２６】
ここで、ルチル化率の測定方法は、ASTM D3720-84の方法に従いＸ線回折測定を行い、ルチル型結晶酸化チタンの最強回折線（面指数１１０）のピーク面積（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強回折線（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、次式により算出して求められる。
ルチル化率（重量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉａ）
式中、前記ピーク面積（Ｉｒ）及びピーク面積（Ｉａ）は、Ｘ線回折スペクトルの該当回折線におけるベースラインから突出した部分の面積をいい、その算出方法は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ計算、近似三角形化などの手法により求められる。
【００２７】
また本発明の製造方法で得られた酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積は１０ｍ２／ｇ以上、好ましくは３０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは３５ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ以上であれば、酸化チタン粉末の粒径が小さいものが得られる。
【００２８】
さらに、当該酸化チタン粉末は不純物のきわめて少ない高純度であることが望ましく、酸化チタン粉末中に含まれるＦｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａが各々１００ppm未満でありかつＣｌが１０００ppm未満である。望ましくはＦｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａが各々２０ppm未満であり、Ｃｌが５００ppm未満、さらに望ましくは５０ppm未満である。
【００２９】
また当該酸化チタン粉末において、平均粒径は特に制限されないが、ＳＥＭ写真での画像解析による平均粒径で１００ｎｍ以下、好ましくは５〜７０ｎｍである。酸化チタン粉末の粒径がこのように小さければ、例えば積層セラミックコンデンサの積層数が増加し、誘電体層および電極層が薄層化しても対応できる。
【００３０】
本発明の酸化チタン粉末の製造方法では、比表面積が大きく微粒子であるにもかかわらずルチル化率の非常に高い酸化チタン粉末や、高比表面積のアナターゼ型酸化チタン粉末を任意に製造することができ、これらの酸化チタン粉末は粒度分布が狭くさらに高純度であるので、チタン酸バリウムなどの電子材料用に用いた場合、誘電特性などの電気特性に優れるという利点を有する。
【００３１】
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。
【実施例１】
【００３２】
四塩化チタンを気相中で酸素ガス、水素ガスおよび水蒸気と接触させ酸化させる気相法により酸化チタン粉末を調製した。まず、多重管バーナーを上部に具備した内径４００mmの気相反応管において、多重管バーナーに、８００℃に予熱し気化させた四塩化チタンガスを窒素ガスで希釈して供給し、一方別の供給ノズルより８００℃に予熱した水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気を供給し、気相反応管内で８００℃にて酸化反応させ、酸化チタン粉末を生成させた。このとき四塩化チタンは標準状態として５００ｍｌ／分、酸素ガスは２０ｌ／分、水素ガスは２０ｌ／分、水蒸気は３７０l／分でそれぞれ供給した。その後、気相反応管の下部に位置する冷却部に室温の乾燥空気を８００ｌ／分で供給し、生成した酸化チタン粉末を冷却した。その後、得られた酸化チタン粉末を大気中で３５０℃〜４００℃で１０時間加熱処理した。このようにして得られた酸化チタン粉末について平均粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を測定し、その結果を表２に示した。なお、酸化チタン粉末の平均粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布は以下の方法により測定した。
（平均粒径）
電子顕微鏡（ＳＥＭ）により粉末を観察し、インターセプト法により測定した。なお、解析数は２００個である。
（ルチル化率）
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、酸化チタン粉末の最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め前述の算出式より求めた。なお、Ｘ線回折測定条件は下記の通りである。
【００３３】
（Ｘ線回折測定条件）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
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
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
【００３４】
（比表面積）
BET法により測定した。
（不純物の定量）
酸化チタン中のＦｅ，Ａｌ，ＳｉおよびＮａ成分については原子吸光法により測定した。酸化チタン中のＣｌ成分については吸光光度法により測定した。
（粒度分布）
レーザー光散乱回折法粒度測定機（ＬＡ−７００：堀場製作所）を用い、適量の酸化チタン粉末を純水に懸濁させてから分散剤を添加し超音波をかけて３分間分散させ、粒度を測定し、体積統計値の粒度分布を求めた。なお、粒度分布は、Ｄ９０（積算粒度で９０％の粒径（μｍ））、Ｄ５０（積算粒度で５０％の粒径（μｍ））、Ｄ１０（積算粒度で１０％の粒径（μｍ））を求め、粒度分布（ＳＰＡＮ）を下記式で算出した。
ＳＰＡＮ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
【実施例２】
【００３５】
四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気予熱温度を８５０℃にした以外は実施例１と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量及び粒度分布を表２に示した。
【実施例３】
【００３６】
四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気予熱温度を９００℃にした以外は実施例１と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量及び粒度分布を表２に示した。
【実施例４】
【００３７】
水素ガスおよび酸素ガスの供給量をそれぞれ４０ｌ／分にした以外は実施例１と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量及び粒度分布を表２に示した。
【実施例５】
【００３８】
まず、多重管バーナーを上部に具備した内径４００ｍｍの気相反応管において、多重管バーナーに、７００℃に予熱し気化させた四塩化チタンガスを窒素ガスで希釈して供給し、一方別の供給ノズルより７００℃に予熱した水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気を供給し、気相反応管内で７００℃にて酸化反応させ、酸化チタン粉末を生成させた。このとき四塩化チタンは標準状態として５００ｍｌ／分、酸素ガスは２０ｌ／分、水素ガスは２０ｌ／分、水蒸気は３７０l／分でそれぞれ供給した。その後、気相反応管の下部に位置する冷却部に室温の乾燥空気を８００ｌ／分で供給し、生成した酸化チタン粉末を冷却した。その後、得られた酸化チタン粉末を大気中で３５０℃〜４００℃で１０時間加熱処理した。このようにして得られた酸化チタン粉末について平均粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を測定し、その結果を表２に示した。
【実施例６】
【００３９】
四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気予熱温度を６００℃にし、反応温度を６００℃にした以外は実施例１と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
【実施例７】
【００４０】
四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガスおよび水蒸気予熱温度を５００℃にし、反応温度を５００℃にした以外は実施例１と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
【実施例８】
【００４１】
水素ガスおよび酸素ガスの供給量をそれぞれ４０ｌ／分にした以外は実施例６と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
【実施例９】
【００４２】
水素ガスおよび酸素ガスの供給量をそれぞれ５０ｌ／分にした以外は実施例６と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
【実施例１０】
【００４３】
水素ガスおよび酸素ガスの供給量をそれぞれ６０ｌ／分にした以外は実施例６と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
【実施例１１】
【００４４】
水素ガスおよび酸素ガスの供給量をそれぞれ４０ｌ／分にした以外は実施例７と同様に酸化チタン粉末を製造した。得られた酸化チタン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を表２に示した。
比較例１
【００４５】
まず、多重管バーナーを上部に具備した内径４００ｍｍの気相反応管において、多重管バーナーに、１１００℃に予熱し気化させた四塩化チタンガスを窒素ガスで希釈して供給し、一方別の供給ノズルより１０００℃に予熱した酸素ガスと水蒸気の混合ガスを供給し、気相反応管内で１０００℃にて酸化反応させ、酸化チタン粉末を生成させた。このとき四塩化チタンは標準状態として５００ｍｌ／分、酸素ガスは３４０ｍｌ／分、水蒸気は８５０ｍl／分でそれぞれ供給した。その後、気相反応管の下部に位置する冷却部に室温の乾燥空気を８００ｌ／分で供給し、生成した酸化チタン粉末を冷却した。このようにして得られた酸化チタン粉末について平均粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量及び粒度分布を測定し、その結果を表２に示した。
比較例２
【００４６】
まず、多重管バーナーを上部に具備した内径４００ｍｍの気相反応管において、多重管バーナーに、８００℃に予熱し気化させた四塩化チタン及び水素ガスの混合ガスを供給し、一方別の供給ノズルより８００℃に予熱した酸素ガスを供給し、気相反応管内で約１０００℃にて酸化反応させ、酸化チタン粉末を生成させた。このとき四塩化チタンは６０l/分、水素ガスは４０l/分、酸素ガスは３８０l/分でそれぞれ供給した。その後、気相反応管の底部から空気を４００l/分で挿入し、生成した酸化チタン粉末を冷却した。その後、得られた酸化チタン粉末を大気中で３５０℃〜４００℃で１０時間加熱処理した。このようにして得られた酸化チタン粉末について粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を測定し、その結果を表２に示した。
比較例３
【００４７】
まず、多重管バーナーを上部に具備した内径４００ｍｍの気相反応管において、多重管バーナーに、約８００℃に予熱し気化させた四塩化チタンガスを供給し、一方別の供給ノズルより８００℃に予熱した酸素ガス及び水蒸気を供給し、気相反応管内で約１０００℃にて酸化反応させ、酸化チタン粉末を生成させた。このとき四塩化チタンは２００l/分、酸素ガスは３８０l/分、水蒸気は１７０l/分でそれぞれ供給した。その後、気相反応管の底部から空気を１００l/分で挿入し、生成した酸化チタン粉末を冷却した。その後、得られた酸化チタン粉末を大気中で３５０℃〜４００℃で１０時間加熱処理した。このようにして得られた酸化チタン粉末について粒径、ルチル化率、比表面積、不純物の含量および粒度分布を測定し、その結果を表２に示した。
【００４８】
【表２】
2005104796.tif 000003
表２から明らかなように、実施例１〜４はいずれも、水蒸気は四塩化チタンに対して過剰に供給し８００〜９００℃で反応させるため、得られた酸化チタン粉末のルチル化率は８９．５％以上と高くかつ比表面積３４ｍ２／ｇ以上と高かった。実施例５〜１１はいずれも、水蒸気は四塩化チタンに対して過剰に供給し５００〜７００℃で反応させるため、得られた酸化チタン粉末のルチル化率は１２．０％以下と低くかつ比表面積３９．５ｍ２／ｇ以上と高かった。また、実施例１〜１１で得られた酸化チタン粉末は平均粒径は５０ｎｍ以下と非常に微粒子にも拘わらず、狭い粒度分布を有しており、同時に溶媒中での分散性にも優れていた。比較例１および３は、水素ガスの供給がなく、水蒸気量が過剰には供給されないため、比表面積は３０ｍ２／ｇ未満となり、粒度分布も広いものであった。また、比較例２は、水蒸気の供給がないため、比表面積が小さく、また粒度分布も広いものであった。