一种高纯超细钛酸盐的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯超细钛酸盐的制备方法，首先根据有机络合原理制取可溶性有机钛配阴离子，然后将可溶性的有机钛配阴离子与可溶性的金属盐在水相中进行复分解反应，制得均一的与配比一致的高纯超细有机钛酸盐化合物，最后在７００～１０００℃下将有机钛酸盐化合物热解，得到本发明专利技术的高纯超细钛酸盐产品。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高纯超细钛酸盐的制备方法，特别是用液相法制备高纯超细钛酸盐的方法。众所周知，钛酸盐是制备电子陶瓷的原料，在当代高科技领域中占有重要地位。目前生产钛酸盐的方法主要有固相法、气相法和液相法三种。其中，固相法是将碳酸盐与二氧化钛进行高温固相反应来制取，但制得的钛酸盐晶粒度较大，纯度低，不能满足高档电子陶瓷的需要;气相法是将易挥发的金属氧化物或金属醇盐气化，经高频电磁场产生金属等离子体直接反应生成钛酸盐超细颗粒，可以得到粒度细、纯度高、化学组成均一的产品，但设备昂贵、操作困难、成本很高，仅适用研究工作需要;液相法是目前应用较普遍的一种方法，特别是液相共沉淀法，具有工艺简单、操作方便等优点。它通常是将两种可溶性金属离子溶液混合后，加入沉淀剂，将金属离子共沉淀出来，经过滤、洗涤、得到钛酸盐前驱体产物，然后再经高温热解得到钛酸盐产品。但该法由于在沉淀过程中因两种金属离子与沉淀剂之间的溶度积Ksp的不同，形成沉淀的先后次序和速率亦不同，因此得到的是一类微观不均匀的两种金属离子共沉淀的混合物，即使通过较长时间的陈化，仍不能全部转化成均一的化合物。目前工业上可得到90%左右的均一化合物，尽管从宏观上看，金属离子比固定，但由于共沉淀混合物的不均匀性与转化反应的不完全性，必然造成局部组分的不同，因而影响到最终热解产物的质量，不能满足高档电子陶瓷产品对均一高纯超细钛酸盐的质量要求。本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种制备高纯超细钛酸盐的方法，它通过一种液相法快速地得到一类与计量比完全一致的均一的有机钛酸盐化合物，然后在高温下有机钛酸盐化合物热解，得到本专利技术所说的高纯超细钛酸盐产品。本专利技术的构思是这样的：专利技术人通过深入研究各种有机酸在水相中的离解平衡以及四价钛离子在不同PH的有机酸溶液中存在形式的基础上，提出了一种将有机酸首先与TiO2+络合生成可溶性的钛配阴离子，然后在一定的PH下，将钛配阴离子和可溶性-->金属盐在水相中进行复分解反应，生成均一的与计量比一致的有机钛酸盐化合物沉淀。它完全克服了以往液相共沉淀法不可避免地存在微观组分不均匀性的缺点。所得的有机钛酸盐化合物经过滤、洗涤、热解，即可得到本专利技术所说的均一高纯超细钛酸盐产品。本专利技术亦是这样实现的：1.首先将四氯化钛配制成浓度为0.5～2.0mol/l的水溶液，然后按照配位比的大小加入过量的有机酸络合剂，在搅拌的条件下用碱调控溶液的PH为2～4，此时溶液中的钛与络合剂以稳定的钛配阴离子的形式存在于水相中。2.将上述的钛配阴离子溶液与含有可溶性金属盐的溶液同时注入一反应器中，在搅拌下进行复分解反应，生成均一的有机钛酸盐化合物沉淀，过滤后用去离子水洗至滤饼中无C1-，然后将滤饼于80～110℃下干燥，得到均一的高纯超细有机钛酸盐化合物。3.将上述所得的有机钛酸盐化合物置于加热炉中，以每分钟1～10℃的速率加热升温至700～1000℃热解，并保温0.5～2.0hr，然后冷却至室温，即得到本专利技术所说的高纯超细钛酸盐产品。所说的有机酸络合剂，可以是柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸、水杨酸中的一种或一种以上，其用量视钛与有机酸之间的配位比的大小而异，可在摩尔比1.1～3.5范围内选取（有机酸/钛＝1.1～3.5）。所说的碱可以是无机碱，也可以是有机碱，常用的碱为KOH、NaOH、NH3·H2O、乙醇胺、甲胺中的一种或一种以上。所说的可溶性金属盐，可以是钡盐、锶盐、钙盐、锰盐、镁盐、铅盐中的一种，其适宜的浓度为1mol/1左右，其用量为钛摩尔数的1.0～1.2倍。为了调控有机钛酸盐化合物的微粒的大小，并生成超细的有机钛酸盐化合物沉淀，本专利技术采用将含有钛配阴离子溶液的和可溶性金属盐溶液以双注入法加到带搅拌器的反应器中或通过快速混合器注入反应器中，并为了确保复分解反应的完善性，沉淀宜在搅拌下陈化0.5～1.5hr。所说的滤饼水洗至无C1-，可按常规的方法用0.1mol/L的AgNO3溶液检测无AgCl白色沉淀。按照本专利技术的方法制得的高纯均一的超细钛酸盐产品，具有组分确定，经检测，其中金属组分之间的摩尔比为1.000±0.008，粒度小于0.5μm，比表面大于7m2/g，可完全满足高档的电子陶瓷产品对钛酸盐的高质量要求。-->下面将结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但这些实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例1在一反应器中加入浓度为1.5mol/1的TiCl4溶液100ml，加入水杨酸45g，在搅拌下加入NH3·H2O调节溶液的PH为3～4，生成水杨酸氧钛的配阴离子，用水调节溶液的总体积为200ml（简称溶液A）。在另一容器中，加入BaCl2·2H2O37.5g，用去离子水调配成总体积为200ml的溶液（简称溶液B）。将上述溶液A与溶液B，以双注入方式均衡地加入另一带搅拌器的反应釜中，在温度50～70℃下，进行复分解反应，注入完毕后，在搅拌保温下继续陈化1小时，沉淀物过滤后水洗至无Cl-，然后在80～110℃干燥，得到水杨酸合钛酸钡化合物。将水杨酸合钛酸钡化合物置于马弗炉中热解，以2℃/分的速率升温至750℃，然后继续恒温2hr，即可得到本专利技术的产品之一高纯超细的钛酸钡（BaTiO3）成品。实施例2在一反应器中加入浓度为1.5mol/l的TiCl4溶液200ml，加入草酸83g，在搅拌下加入NaOH，调入溶液的PH＝2.5～3，生成稳定的草酸氧钛配阴离子，用水调配使溶液的总体积为300ml（简称溶液A）。在一容器中加入SrCl2（氯化锶）90g，用去离子水调配成300ml的溶液（简称溶液B）。将上述溶液A与溶液B通过一快速微观混合器注入一带搅拌器的反应器中，在温度50～70℃下进行复分解反应，注入完毕后再继续搅拌保温陈化1.5hr，沉淀物过滤后水洗至无Cl-，然后在80～110℃干燥，得到草酸合钛酸锶化合物。将草酸合钛酸锶化合物置于一马弗炉中热解，并以每分钟2℃的速率升温至850℃，然后在850℃下恒温1.5小时，即可得到本专利技术产品之一高纯超细钛酸锶（SrTiO3）成品。-->实施例3在一反应器中加入浓度为1.5mol/l的TiCl4溶液200ml，加入酒石酸90g，在搅拌下加入NH3·H2O，并调节溶液的PH＝2～3，生成酒石酸氧钛配阴离子，用水调配使溶液的总体积为300ml（简称溶液A）。在一容器中加入Pb（NO3）2，用去离子水调配制成1.03mol/l的溶液300ml（简称溶液B）。将溶液A与溶液B以双注入的方式加入另一带搅拌器的反应器中，在温度50～70℃下进行复分解反应，加入完毕后再继续搅拌保温陈化1hr，沉淀物过滤后水洗至无Cl-，然后在80～110℃下干燥，得到酒石酸合钛酸铅化合物。将上述酒石酸合钛酸铅化合物置于马弗炉中热解，并以每分钟3℃的速率升温至950℃，然后在该温度下恒温1小时，即可得到本专利技术产品之一高纯超细钛酸铅（PbTiO3）成品。显然，按照本专利技术的构思，有关的化学工作者均可方便地合成其它的高纯超细钛酸盐产品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯超细钛酸盐的制备方法，其特征在于：（１）用碱调控溶液ｐＨ＝２～４的条件下，由有机酸与四氯化钛在水相中络合生成水溶性的有机酸氧钛配阴离子；（２）有机酸氧钛配阴离子在温度５０～７０℃的条件下，与水溶性的金属盐进行复分解反应，生成 均一的与计量比一致的有机钛酸盐化合物沉淀，然后过滤水洗至无Ｃｌ↑［－］，并在８０～１１０℃下干燥，得到高纯超细有机钛酸盐化合物；（３）高纯超细有机钛酸盐化合物在高温条件下热解，得到本专利技术所说的高纯超细钛酸盐产品。

【技术特征摘要】
1、一种高纯超细钛酸盐的制备方法，其特征在于：(1)用碱调控溶液pH=2～4的条件下，由有机酸与四氯化钛在水相中络合生成水溶性的有机酸氧钛配阴离子；(2)有机酸氧钛配阴离子在温度50～70℃的条件下，与水溶性的金属盐进行复分解反应，生成均一的与计量比一致的有机钛酸盐化合物沉淀，然后过滤水洗至无Cl-，并在80～110℃下干燥，得到高纯超细有机钛酸盐化合物；(3)高纯超细有机钛酸盐化合物在高温条件下热解，得到本发明所说的高纯超细钛酸盐产品。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于水相中的四氯化钛的浓度为0.5～2mol/1。3、如权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于所说的有机酸是草酸、酒石酸、柠檬酸、水杨酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾达，胡黎明，郑柏存，顾燕芳，古宏晨，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]