Preparation of Porous TiO<sub>2</sub> Fibers by Unidirectional Freezing of Gel

Abstract

TiCl4を加水分解し, 生成したHClの60-70重量%を減圧下で除去した後, アルカリ水溶液でpH 1近くまで中和し, 0.25-2.0M (M=mol/l) のTiO2のヒドロゾルを調製した. このヒドロゾルを水中で24-120時間透析してTiO2ヒドロゲルとした. ゲルをポリエチレン円筒に入れ, -78℃の冷媒中に1.1-8.1cm/hの速度で降下させ, ゲルを下から上に向け一方向に凍結した. 凍結物を室温に置き, 氷の部分を融解流出させた. その結果, ヒドロゾル生成時にアルカリ水溶液の添加によって部分的中和を行い, TiO2ヒドロゾルの濃度を1.0-2.0Mとし, 透析時間を48-120時間とし, 円筒の降下速度を2.2-4.5cm/hとしたときに, 長さ約10cm, 直径20-100μmのTiO2繊維の束を得ることができた.この繊維は多角形の断面を有し, その直径dと凍結速度R及び凍結面での温度こう配Gとの間にはd=a/(RG)+b (a及びbは定数) の関係が認められた, この繊維は半径1.5nm程度の細孔を多数含み, また小さいアナタース結晶を含んでいた. この結晶は加熱温度の上昇とともに成長し, 670℃でルチル結晶に転移した. 120℃で乾燥したこの繊維の化学組成はほぼTiO2・0.3H2Oであった. 上記のような条件で長い繊維の得られた原因をゲルの生成, 凍結過程に基づいて説明した.