三氯化钛的制备

背景及概述^[1][2]

三氯化钛化学式TiCl₃。性质活泼，能与多种元素或化合物化合：在O₂ 气中加热氧化有时燃烧生成TiCl₄和TiO₂；在H₂气流中还原为TiCl₂；与水蒸汽在600℃时反应生成TiOCl和HCl；在空气中易潮解，能溶于水、酒精和酸中，在酸性溶液中渐被空气中的O₂氧化，亦能被Fe³⁺、Cr₂O₇^2-和VO₃^-等氧化剂氧化；在高温下与HCl反应生成TiCl₄；与Fe₂O₃、TiO₂和SiO₂等在600℃下作用生成TiOCl；加热情况下可被碱金属或碱土金属还原为金属Ti。

三氯化钛是不稳定的氯化物，在高温下离解，并发生歧化反应生成TiCl₂和TiCl₄。无水的TiCl₃ 可用H₂、Na、Mg、Al、Ti作还原剂，在适宜的条件下还原TiCl₄制得。TiCl₃的水溶液可在H₂气氛或惰性气体保护下由金属Ti溶于盐酸而制得。具有四种变体：在高温下还原TiCl₄制得的是a-型TiCl₃，紫色片状结构，属六方晶系，晶格常数a=6.122×10^-8cm，c=17.52×10^-8cm；烷基铝还原TiCl₄得β-型 TiCl₃，褐色粉末，纤维状结构；铝还原TiCl₄得到γ-型TiCl₃，红紫色粉末，将γ- 型TiCl₃研磨得到δ-型TiCl₃，比其它晶型TiCl₃具有较高的催化性能。

溶于水和微溶于乙醇后呈紫色，加热溶液变蓝色，冷后又复为紫色。在空气中长时间存放即褪色，并析出偏钛酸(H₂TiO₃)沉淀。不溶于醚。是许多有机化学反应的催化剂，广泛用作生产聚丙烯的主催化剂。用作偶氮染料分析滴定液，并用于比色测定Cu、Fe和V。 

结构

应用^[2][3][4][5]

三氯化钛可作分析和合成化学中用的还原剂，制齐格勒- 纳塔催化剂的重要成分。其应用举例如下：

1.  用三氯化钛测定全铁，

包括以下步骤：1)试样熔融后用酸浸取；2)以钨酸钠为指示剂，浸取液中加入三氯化钛至生成钨蓝，再滴加重铬酸钾溶液至蓝色消失；3)以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定，以消耗重铬酸钾标准溶液体积计算全铁含量。本发明三氯化钛滴定全铁方法操作简单，测量结果更正确，合格率较高，分析误差较小。

2. 以三氯化钛为前驱体的二氧化钛超亲水涂层制备，

首先以三氯化钛为前驱体，制备一定浓度的二氧化钛水胶体，并以金属铜、不锈钢或玻璃的表面为载体，采用浸渍法或者涂刷法将二氧化钛水胶体涂覆在载体表面，再经适当的温度烘干及紫外光照射，在载体表面形成具有超亲水特性的粉末胶体镀层。本发明的方法处理时间短，光催化活性高，经过本发明生成的二氧化钛涂层负载量大、结合牢固，载体表面经过处理之后，通过配置合适的紫外光源，涂层表面可以产生强烈和稳定的超亲水特性。 　

3. 电解三氯化钛制备高纯度纳米二氧化钛。

电解三氯化钛制备高纯度纳米二氧化钛的装置包括电解槽、电解液、排气管、电极，其中阳极采用钛基铂电极，阴极采用石墨电极，电解液采用三氯化钛溶液。在电解过程中保持电解液中的三氯化钛浓度相对稳定，并在电解过程中不断滴加双氧水。电解过程中将部分电解液抽出并进行离心分离得沉淀物和上清液，上清液重新加入电解槽参与电解，沉淀物经烘干可制得高纯度的纳米二氧化钛粉末。

制备^[1][6]

方法1：由TiCl₄与H₂气在管式炉中加热至赤热，于管子的冷端接收由分解而得，或在密封管中用银或水银还原TiCl₄，也可由电解TiCl₄水溶液而得。

方法2：制备三氯化钛粉体的方法，

该方法包括(1)四氯化钛与金属钛在低沸点金属氯化物熔盐介质中反应，得到具有二氯化钛饱和浓度的低价钛盐；将步骤(1)得到的低价钛盐与氯化氢气体反应，得到三氯化钛粉体；在步骤(1)之前，还包括低沸点金属氯化物熔盐的净化处理步骤；在步骤(2)之前，还包括对步骤(1)得到的低价钛盐进行脱水的步骤。利用本发明公开的方法制备的三氯化钛粉体，纯度高、分散性好。

本发明还公开了制备三氯化钛粉体的装置。本发明公开的方法简单，装置设计合理，便于控制，得到的三氯化钛纯度高，适合于高温熔盐电解钛研究。

主要参考资料

[1] 铁合金辞典

[2] 化合物词典

[3] 熊辉；陈兴红；张文能；苏兵；张俊蜂；罗小莉. 用三氯化钛测定全铁的. CN201110451121.4，申请日20111229

[4] 李小忠；郜雪媒；吕妍；蓝阳丰；王漂纯. 一种电解三氯化钛制备高纯度纳米二氧化钛的方法. CN201110426236.8，申请日 20111219

[5] 刘振华；秋雨豪. 以三氯化钛为前驱体的二氧化钛超亲水涂层制备方法CN200510024941.X，申请日20050407

[6] 宋建勋；舒永春；孙本双；李庆奎；何季麟.一种制备三氯化钛粉体的方法和装置 . CN201711190456.9，申请日 20171124