CN106801256A - 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法 - Google Patents

一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106801256A
CN106801256A CN201611243683.9A CN201611243683A CN106801256A CN 106801256 A CN106801256 A CN 106801256A CN 201611243683 A CN201611243683 A CN 201611243683A CN 106801256 A CN106801256 A CN 106801256A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platelet
potassium
solid phase
hexatitanate
potassium hexatitanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611243683.9A
Other languages
English (en)
Inventor
商少明
刘浩
顾丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201611243683.9A priority Critical patent/CN106801256A/zh
Publication of CN106801256A publication Critical patent/CN106801256A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/22—Complex oxides
    • C30B29/32—Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/10—Single-crystal growth directly from the solid state by solid state reactions or multi-phase diffusion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，属于无机材料制备技术领域。该方法的主要特点在于：以钾源、钛源为原料，加入少量晶型诱导剂，混合均匀后，将混合物在高温下煅烧制得四钛酸钾片晶，并以此为前驱体经过二次煅烧，从而制备出平均直径为1.0‑5.7μm，平均厚度为0.1‑0.5μm的六钛酸钾片晶。利用固相法制备六钛酸钾片晶，而不使用传统的湿法工艺，不仅简化了生产工序、降低企业的能耗，同时利用晶型诱导剂一步制得四钛酸钾片晶，还避免湿法制备工艺所产生的废水处理问题，因此很适合工业化生产。

Description

一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法
技术领域
本发明涉及一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，属于无机材料制备技术领域。
背景技术
六钛酸钾片晶(K2Ti6O13)具有优异的力学性能，其特殊的层状结构又赋予其许多独特的物理化学特性，被广泛应用于树脂基和陶瓷基复合材料的增韧增强，尤其是在耐温隔热材料、摩擦材料、绝缘材料等领域，因此日益受到汽车行业的重视。作为新一代摩擦材料，六钛酸钾片晶在刹车片中的应用，不仅可以显著提高刹车性能，还可以降低刹车噪音、大幅改善刹车时的脚感、提高刹车片的使用寿命等。目前含有六钛酸钾片晶的陶瓷刹车片在国内外都处于推广上升阶段，这主要因为传统湿法制备工序复杂，导致生产成本过高，从而阻碍其大规模市场化应用。
目前六钛酸钾片晶的制备主要采用湿法工艺和骤冷降温方式，但是生产工艺都存在一定的问题。如美国专利US 6677041B1和中国专利CN 102390864A，都公开了一种片状六钛酸钾的合成方法，以钛酸镁钾为前驱体，通过水洗、酸洗、碱洗和煅烧制备出六钛酸钾片晶，片晶平均直径大小为2-3.5μm，厚100-200nm。但是钛酸钾镁中的镁很不容易被酸洗完全，从而干扰后续的生产工序；另外酸碱洗工艺将会增大企业的设备投入，并产生大量的工业废水，非常不利于工业化生产。再如中国专利CN 104846429A，通过骤冷降温法合成小尺寸六钛酸钾片晶，直径0.5～0.8μm，长度35～48μm。但是反应对钛源的纯度要求较高，增加了生产成本；骤冷降温对反应容器的损害较大，提高了容器崩裂的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法。该方法合成的六钛酸钾片晶平均直径为1.0-5.7μm，平均厚度为0.1-0.5μm，形貌均匀，分散性好，结晶度高，且操作简单，设备条件低，成本低廉，适合工业化生产。
本发明实现上述目的的技术方案如下：
一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征是：以钾源、钛源为原料，加入少量晶型诱导剂，混合均匀后，将混合物在高温下煅烧制得四钛酸钾片晶，并以此为前驱体经过二次煅烧，从而制备出平均直径为1.0-5.7μm，平均厚度为0.1-0.5μm的六钛酸钾片晶。
一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，包括如下步骤：
1)以钛源、钾源为主要原料，加入少量晶型诱导剂，在球磨机中混合均匀进行湿磨；将混合物在900-1200℃下煅烧1-24h，随炉冷却；
2)将第一步制得的产物破碎，洗涤，过滤，干燥制得化学式为K2Ti4O9的四钛酸钾片晶；
3)将第二步制得的产物进行二次煅烧，随炉冷却，从而合成六钛酸钾片晶。
进一步，所述的钾源是碳酸钾、氢氧化钾、硝酸钾、氧化钾中的一种或几种。
进一步，所述的钛源是工业级偏钛酸、工业级金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛中的一种或几种。
进一步，所述的晶型诱导剂是氢氧化镁与氯化钾的混合物，质量比为1:(6.9-9.8)。
进一步，所述的钾源、钛源，以K2O，TiO2计，摩尔比为：K2O：TiO2＝1:(2.5-4.8)。
进一步，所述的高温煅烧，煅烧工艺为：900～1200℃下烧结1～24h。
进一步，所述的干燥条件为：温度30-70℃，水热时间6-24h。
进一步，所述的二次煅烧条件为：所述的二次煅烧条件为：煅烧温度700-900℃，煅烧时间1-3h。
本发明的有益效果：
1)本发明所述的一种制备六钛酸钾片晶的方法，合成的钛酸锂钾片晶也是一种优良的环保型摩擦控制剂，属于当代环保材料的最新一代产品。
2)本发明所述的一种制备六钛酸钾片晶的方法，在国内外很少报道六钛酸钾片晶制备的背景下，提供了一种新型六钛酸钾片晶的制备工艺。
3)本发明所述的一种制备六钛酸钾片晶的方法，采用晶型诱导剂一步合成四钛酸钾片晶前驱体，避免了传统酸碱洗产生的工业废水，并简化了生产工序。
4)本发明所述的一种制备六钛酸钾片晶的方法，二次煅烧可以使产物由四钛酸钾片晶转变为六钛酸钾片晶，从而提高产品的纯度和质量。
附图说明
图1为本发明的第一个实施例所述六钛酸钾片晶的XRD图。
图2为本发明的第一个实施例所述六钛酸钾片晶的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
将TiO2和K2CO3按照摩尔比TiO2：K2CO3＝2.1:1.0的比例均匀混合，再加入3wt％晶型诱导剂，置于搅拌器中均匀混合；然后将混合物置于马弗炉中进行高温煅烧，升温速度为5℃/min，升温至1000℃，保温2小时，随炉冷却。将制得的四钛酸钾片晶破碎，用沸水洗涤后抽滤或离心，随后置于烘箱中50℃干燥24h。将干燥后的产物再次置于马弗炉中，在800℃下煅烧3h，随炉冷却，从而合成六钛酸钾片晶。经X射线衍射分析表明，所得产物化学式为K2Ti6O13，扫描电子显微镜观察表明六钛酸钾呈片状，测得六钛酸钾片晶尺寸为：平均直径1.0-5.7μm，平均厚度0.1-0.5μm。
实施例2
将TiO2和K2CO3按照摩尔比TiO2：K2CO3＝3.8:0.8的比例均匀混合，再加入5wt％晶型诱导剂，置于搅拌器中均匀混合；然后将混合物置于马弗炉中进行高温煅烧，升温速度为3℃/min，升温至1100℃，保温1小时，随炉冷却。将制得的四钛酸钾片晶破碎，用沸水洗涤后抽滤或离心，随后置于烘箱中60℃干燥15h。将干燥后的产物再次置于马弗炉中，在900℃下煅烧1h，随炉冷却，从而合成六钛酸钾片晶。经X射线衍射分析表明，所得产物化学式为K2Ti6O13，扫描电子显微镜观察表明六钛酸钾呈片状，测得六钛酸钾片晶尺寸为：平均直径1.4-6.7μm，平均厚度0.2-0.8μm。
实施例3
将TiO2和K2CO3按照摩尔比TiO2：K2CO3＝4.8:2.0的比例均匀混合，再加入5wt％晶型诱导剂，置于搅拌器中均匀混合；然后将混合物置于马弗炉中进行高温煅烧，升温速度为7℃/min，升温至900℃，保温8小时，随炉冷却。将制得的四钛酸钾片晶破碎，用沸水洗涤后抽滤或离心，随后置于烘箱中70℃干燥8h。将干燥后的产物再次置于马弗炉中，在700℃下煅烧3h，随炉冷却，从而合成六钛酸钾片晶。经X射线衍射分析表明，所得产物化学式为K2Ti6O13，扫描电子显微镜观察表明六钛酸钾呈片状，测得六钛酸钾片晶尺寸为：平均直径1.0-5.7μm，平均厚度0.1-0.5μm。

Claims (8)

1.一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征是，采用以下工艺步骤：
1)以钛源、钾源为主要原料，加入少量晶型诱导剂，在球磨机中混合均匀进行湿磨；将混合物在900-1200℃下煅烧1-24h，随炉冷却；
2)将第一步制得的产物破碎，洗涤，过滤，干燥制得化学式为K2Ti4O9的四钛酸钾片晶；
3)将第二步制得的产物进行二次煅烧，随炉冷却，从而合成六钛酸钾片晶。
2.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的钾源是碳酸钾、氢氧化钾、硝酸钾、氧化钾中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的钛源是工业级偏钛酸、工业级金红石型二氧化钛、锐钛矿型二氧化钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的晶型诱导剂是氢氧化镁与氯化钾的混合物，质量比为1:(6.9-9.8)。
5.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的钾源、钛源，以K2O，TiO2计，摩尔比为：K2O：TiO2＝1:(2.5-4.8)。
6.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的高温煅烧，煅烧工艺为：900～1200℃下烧结1～24h。
7.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的干燥条件为：温度30-70℃，水热时间6-24h。
8.根据权利要求1所述的一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法，其特征在于：所述的二次煅烧条件为：煅烧温度700-900℃，煅烧时间1-3h。
CN201611243683.9A 2016-12-29 2016-12-29 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法 Pending CN106801256A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611243683.9A CN106801256A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611243683.9A CN106801256A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106801256A true CN106801256A (zh) 2017-06-06

Family

ID=58985243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611243683.9A Pending CN106801256A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106801256A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108328651A (zh) * 2018-04-16 2018-07-27 张家港大塚化学有限公司 多孔空心球状钛酸钾制备方法
CN108516580A (zh) * 2018-04-16 2018-09-11 张家港大塚化学有限公司 多孔空心球状钛酸钠制备方法
CN109913948A (zh) * 2019-04-25 2019-06-21 唐山晶须复合材料制造有限公司 一种氯化镁诱导剂法合成鳞片状六钛酸钾的方法
CN112479251A (zh) * 2020-12-12 2021-03-12 张家港大塚化学有限公司 一种大粒径非纤维状六钛酸钾的制备方法
WO2022032749A1 (zh) * 2020-08-14 2022-02-17 五邑大学 一种三维棒状钛酸钾材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677041B1 (en) * 1999-03-16 2004-01-13 Otsuka Chemical Co., Ltd. Platy potassium titanate, process for producing the same, and friction material
CN101314480A (zh) * 2008-07-01 2008-12-03 华东师范大学 一种鳞片状六钛酸钾的制备方法
CN104846429A (zh) * 2015-04-14 2015-08-19 张家港大塚化学有限公司 一种六钛酸钾晶片的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677041B1 (en) * 1999-03-16 2004-01-13 Otsuka Chemical Co., Ltd. Platy potassium titanate, process for producing the same, and friction material
CN101314480A (zh) * 2008-07-01 2008-12-03 华东师范大学 一种鳞片状六钛酸钾的制备方法
CN104846429A (zh) * 2015-04-14 2015-08-19 张家港大塚化学有限公司 一种六钛酸钾晶片的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NI SONG ET AL.: "Controlled synthesis of platy potassium titanates from potassium magnesium titanate", 《THE ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY》 *
石丽萍等: "酸处理及二次焙烧温度对钛酸钾晶须结构及形貌的影响", 《人工晶体学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108328651A (zh) * 2018-04-16 2018-07-27 张家港大塚化学有限公司 多孔空心球状钛酸钾制备方法
CN108516580A (zh) * 2018-04-16 2018-09-11 张家港大塚化学有限公司 多孔空心球状钛酸钠制备方法
CN109913948A (zh) * 2019-04-25 2019-06-21 唐山晶须复合材料制造有限公司 一种氯化镁诱导剂法合成鳞片状六钛酸钾的方法
WO2022032749A1 (zh) * 2020-08-14 2022-02-17 五邑大学 一种三维棒状钛酸钾材料的制备方法
CN112479251A (zh) * 2020-12-12 2021-03-12 张家港大塚化学有限公司 一种大粒径非纤维状六钛酸钾的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106801256A (zh) 一种固相法制备六钛酸钾片晶的方法
CN102390864B (zh) 一种片状六钛酸钾的制备方法
CN101962808A (zh) 一种高效节能钛酸钾晶须的制备方法
CN105254282B (zh) 一种建筑陶瓷材料的制备方法
Zhao et al. Preparation and mechanism of TiO2-coated illite composite pigments
CN102230223B (zh) 一种直接利用氧化镁制备钛酸钾镁的方法
CN106348259A (zh) 一种高纯度二氧化碲粉体的制备方法
CN111484050A (zh) 一种类球形α相纳米氧化铝的制备方法
CN103979567B (zh) 一种低温制备CrB或CrB2粉体的方法
CN106830062A (zh) 一种用混合钛源制备片状钛酸钾镁的方法
CN101913657A (zh) 一种片状氧化铁的制备方法
CN101928484B (zh) 一种用硫酸氧钛制备硫酸盐/二氧化钛复合粉体的方法
CN113461054A (zh) 一种BiOCl粉体及其制备方法和应用
CN100503901C (zh) 一种氧化铝晶须的制备方法
CN102925981B (zh) 一种从含钛电炉熔分渣中制备六钛酸钾纳米晶须的方法
CN112479250B (zh) 一种钛酸钾的制备方法
CN114162869A (zh) 一种具有微纳米棒状结构Li2Zn2Mo3O12材料及制备方法
CN107311223B (zh) 一种片状钛酸镁钾及其制备方法
CN106801255A (zh) 一种过程控制合成六钛酸钾片晶的方法
JP2528462B2 (ja) 六チタン酸ナトリウム微細粒子粉末の製造法
JP2747916B2 (ja) チタン酸カリウム長繊維およびこれを用いるチタニア繊維の製造方法
CN102503415B (zh) 一种复合氧化锆的制备方法
CN101239729A (zh) 金属硅磷铝分子筛的制备方法
JP2007137686A (ja) 新型二酸化チタン及びその製造方法
CN111410203B (zh) 一种利用白榴石合成叶腊石的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170606

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication