四溴化钛在化工领域的应用

背景及概述^[1][2]

四溴化钛是一种黄色单斜或立方晶体，易潮解。相对密度2.6(单斜)或3.24(立方)，熔点39℃，沸点230℃。溶于乙醇、乙醚、四氯化碳和氯仿、盐酸和氢溴酸。遇水则分解，能被碱的水溶液完全分解。它是一种很不稳定的金属溴化物，其性质介于四碘化钛和四氯化钛之间。这类4价钛的四配物有些关键的通性，如路易士酸性较高，且易溶于非极性有机溶剂。TiBr4为抗磁性物质，中心原子的外层电子组态为d0。

结构

应用^[5][3][4][6]

四溴化钛可作为钛源制备其他物质，其应用举例如下：

1. 用于汽车工业用燃油深度脱氮。过程如下：

(1)、燃油首先通过吸附柱，进行吸附，脱除部分极性化合物，所述吸附柱中吸附选自，活性氧化铝、酸性白粘土、漂白土、活性炭、沸石、水合氧化铝、硅胶、离子交换树脂、或它们的组合；

(2)、经过步骤(1)处理的燃油通过精制柱进行深度脱氮；所述精制柱中吸附剂为深度脱氮吸附剂；所述深度脱氮吸附剂的制备方法为：配制硫酸溶液，加入介孔ZSM-5分子筛，搅拌，干燥至恒重；重复多次，直到所述介孔ZSM-5分子筛上硫酸含量为10-20重量%；配置四溴化钛浓度为1-10%的乙醇溶液；将吸附了硫酸的ZSM-5分子筛加入到所述四溴化钛乙醇溶液中，稍微加热，温度不高于40℃，搅拌反应1-2小时，然后提高温度到60-80℃下蒸发溶剂，获得脱氮深度吸附剂。

2. 用于制备氮化钛陶瓷粉末。氮化钛(TiN)陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐酸碱侵蚀、耐磨损以及良好的导电性、导热性等一系列优点，广泛用于制备金属陶瓷、切削工具、熔炼金属用坩埚、熔盐电解金属用电极的衬里材料、电触点和金属表面的被覆材料等。高质量的粉末原料是获得高性能产品的先决条件，要制备性能优异的陶瓷材料，往往需要首先制备出高纯度、细粒度、烧结性能良好的粉末原料。氮化钛陶瓷粉末的制备方法有碳热还原法、金属直接氮化、化学气相沉积法等多种，其中碳热还原法制备的粉末在纯度、粒度和形貌、烧结性能等方面具有较大优势，

另外，该方法成本较低，适宜规模化生产。传统碳热还原法制备氮化钛粉末通常采用二氧化钛和碳黑为原料，但由于比重和极性差异，二者很难混合均匀，容易造成反应不完全，另外，反应温度高，反应时间长，因此，该方法有待进一步改善。

有研究通过化学方法制备二氧化钛和碳的混合前驱物是改善碳热还原条件和制备细粒度陶瓷粉末的有效途径之一，其原理是通过化学方法可以改善传统直接以二氧化钛陶瓷粉末和碳粉为原料时，增加原料混合的均匀性，同时可以使粒度更小的两种亚微粒子直接接触反应，提高反应活性，在较低反应温度条件下合成高纯度、细粒度的陶瓷粉末，其中钛源包括可溶性钛盐四氯化钛或四溴化钛；碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、可溶性淀粉；氧化剂为硝酸；燃料为尿素；硝酸铵为调配剂；钛源和碳源的摩尔比Ti∶C=1∶(4~16)；硝酸加硝酸铵与尿素加硝酸铵的摩尔比为(1~12)∶2。将各种原料溶于水后，在100~600℃下加热，溶液发生燃烧反应后得到前驱物；粉碎后，在200~800℃下预处理0~10小时后在800~1800℃的流动氮气气氛中碳热还原1~10小时，产物经后续处理，得到氮化钛粉末。前驱物中钛源和碳源粒度细小、混合均匀，反应活性好，降低碳热还原反应温度，提高反应速率，能制备出分散性良好的纳米级非氧化物陶瓷粉末。

3. 制备碳化钛陶瓷粉末。碳化钛具有高熔点、高硬度和高弹性模量，良好的抗热震性和化学稳定性，高温抗氧化性能仅低于碳化硅，碳化钛是硬质合金的重要原料，因此在结构材料中作为硬质相而被广泛用于制作耐磨材料、切削刀具材料、机械零件等，还可制作熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚，透明碳化钛陶瓷是优良的光学材料。碳化钛优良的耐热冲击性能，使它适合于在中性或还原性气氛中用作特殊的耐火材料。

所述制备方法中钛源包括可溶性钛盐四氯化钛或四溴化钛；碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、可溶性淀粉；氧化剂为硝酸；燃料为尿素；硝酸铵为调配剂。钛源和碳源的摩尔比Ti∶C=1∶(4~16)。硝酸、尿素和硝酸铵的配比按照(n硝酸+n硝酸铵)/(2n尿素+n硝酸铵)=(1~12)∶2。将各种原料溶于水后，在100~600℃下加热，溶液发生燃烧反应后得到前驱物；粉碎后，在200~800℃的下预处理0~10小时后在800~1800℃的流动氩气气氛中碳热还原1~10小时。产物经后续处理，得到碳化钛粉末。前驱物中钛源和碳源粒度细小、混合均匀，反应活性好，降低碳热还原反应温度，提高反应速率，能制备出分散性能良好的纳米级非氧化物陶瓷粉末。

4. 制备选自乙烯均聚物和乙烯与C3-C12高级α-链烯的共聚物的α-链烯高分子量聚合物的溶液。工艺包括：把选自乙烯和乙烯与至少一种C3-C12高级α-链烯的混合物组成的单体、一种配位催化剂和惰性烃类溶剂进料到一个反应器中，在105—320℃范围内的温度下使所述单体聚合，和回收由此得到的聚合物。配位催化剂是从下列成分生成的：MgR12和AlR13，其中每个R1和R2可相同或不同，而且是有1-10个碳原子的烷基；一种活泼氯化物成分；一种钛化合物，选自四氯化钛、四溴化钛和化学式为Ti(OR)x的一种化合物，其中x=0-4，R是有1—10个碳原子的烷基；和一种醇。

制备方法

由钛与溴在360℃下作用而得。 

主要参考资料

[1]  化合物词典

[2] 无机化合物辞典

[3] CN201410614339.0一种汽车工业用燃油深度脱氮方法

[4] CN200910076143.X一种制备氮化钛陶瓷粉末的方法

[5] CN200910076142.5一种制备碳化钛陶瓷粉末的方法

[6] CN92112051.6乙烯高温聚合催化剂的活化方法