CN101723441A - 一种钛酸锶超细粉体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种反应原料廉价、合成工艺简单的钛酸锶超细粉末的制备方法。该方法包括在反应釜内先加入一定量的偏钛酸,然后加入过量的碱(如浓氨水),再加入适量的强氧化剂过氧化氢(双氧水),使其完全溶解(并调节溶液的pH值为8~14),然后加入等摩尔的锶离子溶液,得到絮凝状沉淀,充分搅拌反应后,抽滤并洗涤沉淀(可用表面活性剂浸渍1~2次),再烘干沉淀,在700℃煅烧1小时即可得到钛酸锶超细粉末。本发明生产成本低、反应速度快、纯度和产率高,且产品具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀等优点。
Description
技术领域:本发明属于电子陶瓷粉体材料制备领域,特别涉及用偏钛酸作原料制备超细钛酸锶陶瓷粉末及其制备方法。
背景技术:钛酸锶是一种非常重要的钙钛矿型化合物,由于其优良的介电性、半导性、温度稳定性以及耐高电压强度,钛酸锶已经成为制备高压大容量陶瓷电容器、晶介层电容器、压敏电阻和多功能传感器的重要无机材料。同时,钛酸锶有和二氧化钛相同的禁带宽度(3.2eV),近年来,在光催化、太阳能电池光电极等领域引起了广泛的研究兴趣。因此对钛酸锶的研究,特别是其粉体的制备是一个活跃的领域。
传统的钛酸锶粉末的合成主要是采用固态粉料经混合煅烧来合成,由于反应后的生成物是一种预烧块体,必须经过多次机械研磨才能成细粉。该法优点是工艺简单、成本低等,但存在着组分难以混合均匀,能耗高、产物颗粒大、产品纯度低等缺点。改进的方法主要包括溶胶凝胶法、水热法、超重力反应器合成法等。溶胶凝胶法主要采用有机钛(如钛酸丁酯,中国专利:200710069420.5等)作为钛源,生产成本高,难以实现工业化生产;水热法往往需要高温高压,生产条件较苛刻,对设备要求较严(如中国专利:03138741.1);超重力反应器合成法(如中国专利:02132373.9)虽然可以连续制备钛酸锶,但设备相对复杂。
发明内容:本发明的目的是提供一种反应原料廉价、合成工艺简单的钛酸锶超细粉末及其制备方法。为了达到本发明的目的,其特殊之处在于采用快速沉淀法在反应釜内进行生产,主要包括以下步骤:
1)、配制一定浓度的锶离子溶液备用。
2)、在反应釜内加入与锶离子等摩尔的偏钛酸,然后加入过量的碱(如浓氨水),再加入适量的强氧化剂过氧化氢(双氧水),使偏钛酸完全溶解,并调节溶液的pH值为8~14。
3)、将上述两种溶液以摩尔比1∶1混合,得到絮凝状沉淀,充分搅拌后静置1~24小时,抽滤并洗涤沉淀,再用表面活性剂浸渍1~2次至完全湿润,烘干沉淀,在500~1000℃煅烧1~10小时得到成品。
该过程的可能反应方程式如下:
H2TiO3+2H2O2+2NH3→(NH4)Ti(H2O2)2O3
(NH4)Ti(H2O2)2O3+Sr2+→SrTi(H2O2)2O3↓+2NH4 +
SrTi(H2O2)2O3→Sr TiO3↓+2H2O2(2H2O2→H2O↑+O2↑)
本发明与现有技术相比,具有如下优点:1)生产成本低(偏钛酸是一种廉价的化工中间体);2)反应速度快,生产周期短;3)纯度和产率高。
附图说明
附图为SrTiO3的XRD谱图。
具体实施方式
用下列非限定性实施例进一步说明实施方式及效果:
实施例:
1)称取1mol的H2TiO3(先测出其中TiO2的质量分数)置于反应釜中,加入过量的浓氨水(25%,约500ml),再向反应釜内缓缓加入适量的30%过氧化氢(双氧水)溶液(约500ml),充分搅拌,边反应边加入稀氨水,调节溶液的pH值约为9;
2)称取1mol氯化锶,加入去离子水,配制成0.2M的溶液备用;
3)一边搅拌一边将Sr 2+溶液加入反应釜内,待反应结束后静置1~2h,使其沉淀完全;
4)后处理:过滤得到沉淀物,用去离子水洗涤沉淀物2~3次,再用表面活性剂(无水乙醇)浸渍1~2次至完全湿润,烘干滤饼,然后在700℃下煅烧1h,得到的产物经XRD鉴定证明为立方相的钛酸锶(见附图1),无杂相,其粉体粒径在50~200nm。
Claims (4)
1.一种制备钛酸锶(SrTi03)超细粉体的方法,其特征在于:
1)、配制一定浓度的锶离子溶液备用。
2)、在反应釜内加入与锶离子等摩尔的偏钛酸,然后加入过量的碱(如浓氨水),再加入适量的强氧化剂过氧化氢(双氧水),使偏钛酸完全溶解,并调节溶液的pH值为8~14。
3)、将上述两种溶液以摩尔比1∶1混合,得到絮凝状沉淀,充分搅拌后静置1~24小时,抽滤并洗涤沉淀,再用表面活性剂浸渍1~2次至完全湿润,烘干沉淀,在500~1000℃煅烧1~10小时得到成品。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于:偏钛酸与强氧化剂过氧化氢(双氧水)加入量摩尔比为1∶2~20,偏钛酸与碱加入量摩尔比为1∶2~10。
3.按权利要求1、2所述的方法,其特征在于:锶盐可选用水溶性的硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、氢氧化锶等或者它们的混合物;表面活性剂可选用无水乙醇、乙二醇、烷基磺酸钠等或者它们的混合物;加入的碱可选用浓氨水、氢氧化钠等,首选浓氨水。
4.按权利要求1、2、3所述的方法,其特征在于:抽滤沉淀时可不用水洗涤,也可不用表面活性剂浸渍。
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