CN109942018B - 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法 - Google Patents

一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109942018B
CN109942018B CN201910150923.8A CN201910150923A CN109942018B CN 109942018 B CN109942018 B CN 109942018B CN 201910150923 A CN201910150923 A CN 201910150923A CN 109942018 B CN109942018 B CN 109942018B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
volume
strontium titanate
stirring
powder
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.)
Active
Application number
CN201910150923.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109942018A (zh
Inventor
马源
王海旺
王冠琦
张煜垲
吴正杰
李元铭
蒲泓沁
高德宽
熊昕宇
彭涛
霍原非
刘可凡
张柯
沈嘉豪
陈帅甫
王柄筑
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.)
Northeastern University Qinhuangdao Branch
Original Assignee
Northeastern University Qinhuangdao Branch
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 Northeastern University Qinhuangdao Branch filed Critical Northeastern University Qinhuangdao Branch
Priority to CN201910150923.8A priority Critical patent/CN109942018B/zh
Publication of CN109942018A publication Critical patent/CN109942018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109942018B publication Critical patent/CN109942018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明属于钛酸锶的制备技术领域，公开了一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法。（1）取水30~40体积份、浓盐酸5~6体积份、无水乙醇100~150体积份，25~35℃恒温搅拌至混合均匀；（2）取无水乙醇35~45体积份、钛酸四丁酯12~14质量份，30~40℃恒温搅拌至混合均匀，按摩尔比钛酸四丁酯∶碳酸锶=（0.9~1.0）∶（1.0~1.1）加入碳酸锶，搅拌15~25 min后，超声40~60 min，然后加入步骤（1）所得溶液，避光环境中室温静置3~5 h；（3）将步骤（2）静置后所得产品加热烘干，磨粉后在800~1100℃、空气气氛下保温2~4 h，即得钛酸锶；所述体积份以ml计，所述质量份以g计。本发明先将二氧化钛前驱体包覆在碳酸锶表面，提高烧结时两固相混合均匀度及固相接触面积，最后制备了高纯度的纳米级钛酸锶粉末。

Description

一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法
技术领域
本发明属于钛酸锶的制备技术领域，具体涉及一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法。
背景技术
钙钛矿结构的钛酸锶（SrTiO3）在电子器件和光催化领域被广泛应用，如其禁带宽度为3.2~2.4eV，广泛应用于光解水制氢，被认为是全球能源危机解决方案的重要组成部分；钛酸锶通常采用固相法、溶胶凝胶法、水热法等方法合成，这些方法各有优缺点。其中，固相法制备钛酸锶，其优点是：成本低、设备工艺简单、便于大规模生产等；但具有1000℃以上才发生反应、反应不完全、晶粒尺寸不均匀等缺点。溶胶凝胶法的优点是：工艺简单、热处理温度低、反应均匀充分等优点；但存在原料成本高、制备粉体存在团聚现象、常用的硝酸锶也具有原料不安全以致在热处理过程中分解产生氮氧化物污染环境等缺点。水热法拥有无需高温焙烧、避免过程中粉体的硬团聚、颗粒大小分布均匀、制备工艺简单等优点，但缺点是：反应不充分、过程不易控制、对设备要求很高、易引入杂质。因此研发一种能在较低温度下获得纯度高、均匀性好及能批量生产的绿色纳米钛酸锶制备工艺仍然具有重大意义。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法，制备步骤如下：
（1）取水30~40 体积份、浓盐酸5~6 体积份、无水乙醇100~150 体积份，25~35 ℃恒温搅拌至混合均匀；
（2）取无水乙醇35~45 体积份、钛酸四丁酯12~14 质量份，30~40 ℃恒温搅拌至混合均匀，按摩尔比钛酸四丁酯∶碳酸锶=（0.9~1.0）∶（1.0~1.1）加入碳酸锶，搅拌15~25 min后，超声40~60 min，然后加入步骤（1）所得溶液中，避光环境中室温静置3~5 h；
（3）将步骤（2）静置后所得产品加热烘干，然后磨粉，升温至800~1100℃、在空气气氛下保温2~4 h，即得钛酸锶粉末；
上述步骤中，所述体积份以ml计，所述质量份以g计。
较好地，步骤（1）中，恒温搅拌10~30 min。
较好地，步骤（2）中，恒温搅拌20~40 min。
较好地，步骤（2）中，以3~8滴/S的速度加入步骤（1）所得溶液。
较好地，步骤（3）中，在60~90 ℃条件下加热烘干5~10 h。
较好地，步骤（3）中，从室温以3~7 ℃/min的速率升温至800~1100 ℃。
传统固相法制备钛酸锶，由于存在元素分布不均匀、颗粒间接触面积小、动力学不利等问题，即使在1100 ℃下制备的钛酸锶仍含有很多杂相。本发明先将二氧化钛前驱体包覆在碳酸锶表面，形成的核壳结构提高烧结时两固相混合均匀度及固相接触面积，降低反应温度，原料中所用的碳酸锶避免了环境污染，最后制备了高纯度单分散纳米钛酸锶。本发明烧结温度较传统固相法烧结更低，制备过程易于控制。
附图说明
图1：实施例1步骤（2）静置后所得产品的TEM 图。
图2：实施例1步骤（2）静置后所得产品的模拟图。
图3：对照例1步骤（1）球磨后所得产品的模拟图。
图4：对照例1在1100 ℃烧结温度下最终所得产物的XRD图。
图5：实施例1~8在不同烧结温度下最终所得产物的XRD图。
图6：实施例1以及6~8在不同烧结温度下最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图，其中，a1、a2、a3分别是实施例1中800 ℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；b1、b2、b3分别是实施例6中900℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；c1、c2、c3分别是实施例7中1000℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；d1、d2、d3分别是实施例8中1100℃烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法，制备步骤如下：
（1）取1#烧杯（250 mL），向1#烧杯中分别加入36 mL去离子水、5.6 mL盐酸（质量分数36%）、150 mL无水乙醇，将1#烧杯放入30 ℃恒温水浴锅中搅拌20 min，此溶液称为A液；
（2）室温下将37.5 mL无水乙醇加入到2#烧杯（250 mL）中，并向2#烧杯中加入13.5g钛酸四丁酯，将2#烧杯放入35 ℃恒温水浴锅中搅拌30 min，之后加入碳酸锶（摩尔比，钛酸四丁酯∶碳酸锶=1∶1），搅拌20 min后，将2#烧杯放入35 ℃恒温水浴超声仪中超声50min，然后将A液以5滴/S的速度缓慢地加入到2#烧杯中，在暗室中静置3 h陈化；
（3）将步骤（2）静置后所得产品在80 ℃加热烘干8 h，磨粉后从室温以5 ℃/min的速率升温至800 ℃，在800 ℃、空气气氛中烧结2 h，即得目标产物。
步骤（2）静置后所得产品的TEM 图和模拟图分别见图1和图2。从图1中可看出：所得产品为核壳结构，核为碳酸锶，壳为二氧化钛前驱体，二氧化钛前驱体均匀包覆在碳酸锶表面。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为400 ℃，其它均同实施例1。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为500 ℃，其它均同实施例1。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为600 ℃，其它均同实施例1。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为700 ℃，其它均同实施例1。
实施例6
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为900 ℃，其它均同实施例1。
实施例7
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为1000 ℃，其它均同实施例1。
实施例8
与实施例1的不同之处在于：步骤（3）中，烧结温度为1100 ℃，其它均同实施例1。
对照例1
传统固相法制备钛酸锶粉末的制备方法，制备步骤如下：
（1）以摩尔比计，按照SrCO3∶TiO2=1∶1.0410的比例称取SrCO3和TiO2；然后以质量比计，按照（SrCO3+TiO2）∶氧化锆球∶无水乙醇=1∶4∶1的比例称取无水乙醇和氧化锆球；最后将SrCO3、TiO2、无水乙醇和氧化锆球一起加入球磨机中球磨150 min；
（2）将步骤（2）球磨后所得产品在100 ℃加热4 h烘干，磨粉后从室温以5 ℃/min的速率升温至1100 ℃，在1100 ℃，空气气氛中烧结2 h，即得目标产物。
对照例1步骤（1）球磨后所得产品的模拟图见图3，可以看出反应物之间存在元素分布不均匀，颗粒间接触面积小等缺点。对照例1传统固相法1100 ℃烧结温度下最终所得产物的XRD图见图4，可以看出即使在1100 ℃下制备的钛酸锶仍含有很多杂相。
实施例1~8在不同烧结温度下最终所得产物的XRD图见图5所示，实施例1以及6~8在不同烧结温度下最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图见图6所示，其中，a1、a2、a3分别是实施例1中800 ℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；b1、b2、b3分别是实施例6中900℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；c1、c2、c3分别是实施例7中1000℃下烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图；d1、d2、d3分别是实施例8中1100℃烧结最终所得产物的TEM、 HRTEM和电子衍射图。可知：在400 ℃烧结时，所得产物的物相以碳酸锶为主，当烧结温度提高至600 ℃时，开始出现钛酸锶物相，说明该工艺较固相法可大大降低烧结温度，但此时仍然有碳酸锶物相的存在，产物纯度并不高；当烧结温度提高至800 ℃时，得到了纯相钛酸锶，由谢乐公式可以计算出其纳米尺寸为34 nm，并随着温度的继续升高晶粒尺寸不断长大，推测可能是随着温度的升高发生奥斯特瓦德熟化过程使得晶粒长大。

Claims (6)

1.一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）取水30~40 体积份、浓盐酸5~6 体积份、无水乙醇100~150 体积份，25~35 ℃恒温搅拌至混合均匀；
（2）取无水乙醇35~45 体积份、钛酸四丁酯12~14 质量份，30~40 ℃恒温搅拌至混合均匀，按摩尔比钛酸四丁酯∶碳酸锶=（0.9~1.0）∶（1.0~1.1）加入碳酸锶，搅拌15~25 min后，超声40~60 min，然后加入步骤（1）所得溶液，避光环境中室温静置3~5 h；
（3）将步骤（2）静置后所得产品加热烘干，然后磨粉，升温至800~1100℃、在空气气氛下保温2~4 h，即得钛酸锶粉末；
上述步骤中，所述体积份以ml计，所述质量份以g计。
2.如权利要求1所述的纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，恒温搅拌10~30 min。
3.如权利要求1所述的纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，恒温搅拌20~40 min。
4.如权利要求1所述的纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，以3~8滴/S的速度加入步骤（1）所得溶液。
5.如权利要求1所述的纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，在60~90 ℃条件下加热烘干5~10 h。
6.如权利要求1所述的纳米级钛酸锶粉末的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，从室温以3~7 ℃/min的速率升温至800~1100 ℃。
CN201910150923.8A 2019-02-28 2019-02-28 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法 Active CN109942018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150923.8A CN109942018B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150923.8A CN109942018B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109942018A CN109942018A (zh) 2019-06-28
CN109942018B true CN109942018B (zh) 2021-07-23

Family

ID=67007101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910150923.8A Active CN109942018B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109942018B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111333106B (zh) * 2020-03-12 2021-07-20 东北大学秦皇岛分校 一种纳米级钛酸锶钡粉体的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864218A (ja) * 1981-10-09 1983-04-16 Kyoritsu Yogyo Genryo Kk チタン酸ストロンチウムの製造方法
CN1315476A (zh) * 2000-03-29 2001-10-03 中国科学院化学研究所 具有可逆性的超双亲性薄膜及其制法和用途
KR20040038443A (ko) * 2002-11-01 2004-05-08 (주)아해 무기산으로 제조한 사염화티타늄 수용액과 스트론튬카보네이트 수용액으로부터 나노크기의 결정성 티탄산스트론튬 분말을 제조하는 방법
CN102658109A (zh) * 2012-03-30 2012-09-12 重庆大学 一种纳米钛酸锶催化剂的制备方法
CN108014778A (zh) * 2017-12-12 2018-05-11 浙江绿竹环保科技有限公司 一种改性钛酸锶的制备方法及其产品和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864218A (ja) * 1981-10-09 1983-04-16 Kyoritsu Yogyo Genryo Kk チタン酸ストロンチウムの製造方法
CN1315476A (zh) * 2000-03-29 2001-10-03 中国科学院化学研究所 具有可逆性的超双亲性薄膜及其制法和用途
KR20040038443A (ko) * 2002-11-01 2004-05-08 (주)아해 무기산으로 제조한 사염화티타늄 수용액과 스트론튬카보네이트 수용액으로부터 나노크기의 결정성 티탄산스트론튬 분말을 제조하는 방법
CN102658109A (zh) * 2012-03-30 2012-09-12 重庆大学 一种纳米钛酸锶催化剂的制备方法
CN108014778A (zh) * 2017-12-12 2018-05-11 浙江绿竹环保科技有限公司 一种改性钛酸锶的制备方法及其产品和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Improved charge separation and surface activation via boron-doped layered polyhedron SrTiO3 for co-catalyst free photocatalytic CO2 conversion;Jingjing Shan等;《Applied Catalysis B: Environmental》;20170711;第10-17页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109942018A (zh) 2019-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10167223B2 (en) Preparation method of doped vanadium dioxide powder
CN107151029B (zh) 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺
US20080305025A1 (en) Methods for Production of Metal Oxide Nano Particles, and Nano Particles and Preparations Produced Thereby
Wang et al. Chemical co-precipitation synthesis and properties of pure-phase BiFeO3
CN104477978B (zh) 一种制备钙钛矿纳米粉体的方法
CN110436508B (zh) 一种片状纳米氧化铜的制备方法及其应用
KR100753773B1 (ko) 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물 나노 분말 제조 방법
KR102590443B1 (ko) 나노 티탄산바륨 미세 결정 및 그 제조 방법과 티탄산바륨 파우더 및 그 제조 방법
CN109942018B (zh) 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法
CN108017936B (zh) 一种球状复合型超细黄色陶瓷颜料的制备方法
CN112707726B (zh) 一种钛酸钡纳米粉体制备方法
CN109502643B (zh) 一种硼镁共掺杂vo2粉体及其制备方法和应用
JPH10139430A (ja) リチウムチタン複合酸化物の製造方法
CN106745210B (zh) 一种Li掺杂SrTiO3表面多孔纳米颗粒的制备方法及产物
CN107892326B (zh) 金红石相TiO2纳米棒组装体的制备方法及产品
CN113247956B (zh) 一种基于碳酸盐模板的金属氧化物纳米片制备方法
CN102677145A (zh) 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米颗粒的制备方法
CN113336271A (zh) 一种微米级规则方条形Bi2Fe4O9多铁材料的制备方法、产品及应用
CN107987559B (zh) 一种球状复合型超细红色陶瓷颜料及其制备方法
Navas et al. Review on Sol-Gel Synthesis of Perovskite and Oxide Nanomaterials. Gels 2021, 7, 275
CN105036183A (zh) 一种纳米Bi2Ti2O7粉体的制备方法
CN115090281B (zh) 一种三维片状Na-α-MnO2的制备方法及其VOCs催化燃烧中的应用
CN112225250B (zh) 自还原水热合成二氧化钒纳米粉体的方法
Samuel et al. A coprecipitation technique to prepare NiNb2O6
CN106745211B (zh) 一种Li掺杂SrTiO3正方体纳米颗粒的制备方法及产物

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant