Образование золя гидратированного диоксида титана при электролизе раствора четыреххлористого титана.

Изучение образования золя гидратированного диоксида титанапри электролизе 1моль/л водного раствора TiCl₄ в присутствии 5мол.% ZrOCl₂ происходит с использованием электронной микроскопии,рентгенофазного анализа и спектроскопии КР. Электролиз проводится в однокамерном или трехкамерном электролизере с подачей раствора TiCl₄ в среднюю камеру, отделенную от катодной и анодной камер ионообмедными мембранами. HCl заливается в анодную и катодную камеры.

При электролизе хлоридных растворов титана без стабилизирующих добавок не получаются устойчивые золи диоксида титана с атомным отношением менее 2,0. А при электролизе 1моль/л TiCl₄ в присутствии стабилизирующей добавки циркония образуются более стабильные золи, не наблюдается выделение осадков даже при малой кислотности раствора и длительной выдержке. Стабилизирующее действие циркония обусловлено увеличением заряда коллоидных частиц диоксида титана вследствие положительно заряженных гидроксокомплексов циркония.

Из спектроскопических данных видно, что при электролизе происходит увеличение размеров титанкислородных комплексов, в которых доля внутренних связей Ti–O с характерными для анатаза расстояниями увеличивается и уменьшается доля концевых связей.

На разных этапах электролиза увеличивается степень структурной упорядоченности частиц по мере удаления соляной кислоты. Все полеченные вещества имеют кристаллическую структуру анатаза с незначительным содержанием рутила.

При электролизе раствора TiCl₄ увеличиваются размеры титанкислородных полимерных комплексов и при отношении хлора к титану менее 0,8 образуется гидрозоль с кристаллической структурой частиц. У коллоидных частиц радикально-неоднородная структура.

Золи, у которых отношение хлора к титану мало ( 0,2 – 0,5 ), обладают высокой стабильностью и могут хранится без изменения агрегатной устойчивости годами. Также можно получить устойчивые золи диоксида титана, у которых коллоидные частицы имеют кристаллическую структуру рутила. В этом случае происходит электролиз раствора TiCl₄ в присутствии водного золя диоксида олова касситеритной модификации. Коллоидные частицы диоксида олова имеют кристаллическую структуру типа рутила и выполняют роль «затравок» при кристаллизации диоксида титана и способствуют образованию твердых растворов оксидов титана и олова при электролизе.

В процессе гидролиза , полимеризации и оксоляции происходит образование коллоидных частиц с кристаллической структурой диоксида титана. При быстрой нейтрализации раствора TiCl₄ (при добавлении раствора щелочи) происходит выделение гелеобразных осадков, образованных аморфными первичными частицами. Состав аморфных частиц варьируется ы широких пределах и свойства гидратированного диоксида титана, полученного «гелевым» методом, существенным образом зависят от условий осаждения.