一种β-亚铬酸钙及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种β-亚铬酸钙及其制备方法，所述β-亚铬酸钙为棒状微米级β-亚铬酸钙，所述β-亚铬酸钙通过在惰性气氛下煅烧α-亚铬酸钙制得。所述β-亚铬酸钙的制备方法具有工艺简单、反应温度低及原料成本低等特点，并且制备得到的β-亚铬酸钙纯度高。

Beta calcium chromate and preparation method thereof

The present invention provides a calcium calcium chromate and a process for preparing the same, the calcium beta calcium chromate is a bar shaped micron grade beta calcium chromate, which is prepared by calcining alpha calcium chromate in an inert atmosphere. The preparation method of the calcium beta calcium chromate has the characteristics of simple process, low reaction temperature and low material cost, and the purity of the prepared beta calcium chromate is high.

【技术实现步骤摘要】
一种β-亚铬酸钙及其制备方法
本专利技术属于无机材料制备
，尤其涉及一种β-亚铬酸钙及其制备方法。
技术介绍
亚铬酸钙(CaCr2O4)有β-CaCr2O4和α-CaCr2O4两种结构，其作为磁性材料得到众多学者的广泛研究。β-CaCr2O4的制备需在真空或者还原性气氛中经过长时间、多段加热过程，比如，S.E.Dutton等采用化学计量比1:1的碳酸钙和氧化铬，首先在1000℃、低于10-5Torr的压强下烧结2小时，冷却充氩后，在1550℃继续烧结12小时得到纯β-CaCr2O4(Divergenteffectsofstaticdisorderandholedopingingeometricallyfrustratedβ-CaCr2O4,S.E.Dutton,C.L.Broholm,R.J.Cava.JournalofSolidStateChemistry,183卷，2010年)；SolomonSundarManoharan等报道了以金属硝酸盐和酰胺/酰肼类化合物为原料通过微波辅助制备CaCr2O4的方法(SolomonSundarManoharan,etc.,Microwave-AssistedSynthesisofFineParticleOxidesEmployingWetRedoxMixtures,JACS,2002,25(10):2469–2471)；还有文献报道α-CaCr2O4可通过火花等离子体烧结制备得到；β-CaCr2O4可通过高温两步烧结方法制备得到。但是，现有的β-CaCr2O4制备过程较为复杂，反应时间长，能耗高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种β-亚铬酸钙及其制备方法，所述β-亚铬酸钙的制备方法具有工艺简单、反应温度低、反应时间短及制得的产品纯度高等特点。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种β-亚铬酸钙，所述β-亚铬酸钙为棒状微米级β-亚铬酸钙。本专利技术的目的之二在于提供一种β-亚铬酸钙的制备方法，所述β-亚铬酸钙通过如下制备方法制备得到：在惰性气氛下煅烧如上所述的α-亚铬酸钙，之后，将煅烧产物在惰性气氛下冷却，即得到β-亚铬酸钙。所述α-亚铬酸钙的制备方法为：在惰性气氛下，将氧化钙和三氧化二铬在氯化钙熔盐中反应，之后，将反应产物洗涤，干燥，即得到α-亚铬酸钙。所述α-亚铬酸钙的制备方法中涉及的主要反应是：CaO+Cr2O3＝CaCr2O4氧化钙在氯化钙熔盐中的溶解度高，使用氯化钙熔盐有利于反应的快速进行。所述反应的温度高于熔盐的熔点即可，所述氯化钙的熔点为782℃。所述反应的温度优选为850-950℃，如860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、920℃、930℃、940℃或945℃等。在850-950℃条件下，氧化钙在氯化钙熔盐中的溶解度和溶解速率高；另外，在此温度下，熔盐的挥发损失较小，腐蚀性较弱。为使得氧化钙和三氧化二铬充分反应，氧化钙和三氧化二铬的反应时间不小于0.5h，如0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h或10h等。作为优选的技术方案，所述氧化钙和三氧化二铬的反应时间为1-4h。为保证氧化钙和三氧化二铬反应完全，所述氧化钙和三氧化二铬的摩尔比不小于1:1，如1:1、2:1、3:1、4:1或5:1等。作为优选的技术方案，所述氧化钙和三氧化二铬的摩尔比为2:1-3:1。α-亚铬酸钙的制备过程中所用的惰性气氛的气体为能够防止反应过程中Cr3+被氧化为Cr6+的气体，具体的气体组成并无限制，如惰性气氛的气体可为惰性气体或氮气，但考虑到成本问题，所述惰性气氛优选为氩气气氛、氮气气氛或氦气气氛中的一种或至少两种的组合，典型但非限制性的惰性气氛组合为：氩气与氮气气氛，氮气与氦气气氛，氩气与氦气气氛，氩气、氮气与氦气气氛。氧化钙与三氧化二铬反应之后的产物经洗涤，干燥处理后即可得到α-亚铬酸钙。洗涤的溶剂及干燥的温度为本领域技术人员公知的内容，在此不作赘述，本领域的技术人员可根据实际情况决定洗涤的次数和干燥的温度。作为优选的技术方案，所述α-亚铬酸钙的制备方法优选为：在惰性气氛下，将摩尔比为2:1-3:1的氧化钙和三氧化二铬在氯化钙熔盐中反应1-4h，反应的温度为850-950℃，之后，将反应产物洗涤，干燥，即得到α-亚铬酸钙。为确保α-亚铬酸钙完全转化为β-亚铬酸钙，所述煅烧温度为900-1400℃，如950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1200℃、1300℃或1350℃等，优选为1000-1200℃。所述煅烧的时间为1-5h，如1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h等，优选为2-3h。β-亚铬酸钙的制备方法中所述的惰性气氛的气体可为惰性气体或氮气，所述惰性气氛优选为氩气气氛、氮气气氛或氦气气氛中的一种或至少两种的组合，典型但非限制性的惰性气氛组合为：氩气与氮气气氛，氮气与氦气气氛，氩气与氦气气氛，氩气、氮气与氦气气氛。所述冷却方式及冷却后的温度本领域的技术人员可根据实际情况进行选择，在此不作限定。作为优选的技术方案，所述β-亚铬酸钙的制备方法为：在惰性气氛下，在900-1400℃温度下煅烧α-亚铬酸钙1-5h，之后，将煅烧产物在惰性气氛保护下冷却即得到β-亚铬酸钙。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供的β-亚铬酸钙的制备温度低(最低可达900℃)，制备时间短，制备过程简单。(2)本专利技术提供的β-亚铬酸钙的制备方法制备β-亚铬酸钙的过程清洁，制备β-亚铬酸钙的过程中无三废产生。(3)本专利技术提供的β-亚铬酸钙的制备方法在制备过程中不引入其它杂质，制得的β-亚铬酸钙的纯度高。附图说明图1为实施例1制得的α-亚铬酸钙的X射线衍射图谱。图2为实施例1制得的α-亚铬酸钙的扫描电镜照片。图3为实施例6制得的β-亚铬酸钙的X射线衍射图谱。图4为实施例6制得的β-亚铬酸钙的扫描电镜照片。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。为便于理解本专利技术，本专利技术列举如下实施例。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。以下实施例中使用的氯化钙、氧化钙和三氧化二铬均可采用市售工业品，也可由所属领域技术人员根据现有技术/新技术制备得到。实施例1取250gCaCl2、15gCr2O3、11gCaO混合均匀后放入400mL刚玉坩埚，将坩埚置于不锈钢反应器内，通入氩气保护，在井式炉中加热到950℃，保温1小时，随炉冷却，经过水洗，过滤，干燥，即可得到α-亚铬酸钙产品。将制得的产品在X射线衍射仪上进行测试，测试结果如图1所示，从图中可以看出，制得的产物的衍射峰在2θ＝16°处，且没有其他物质杂峰，2θ＝16°为α-亚铬酸钙的特征衍射峰，故制得的产物为纯α-亚铬酸钙。对制得的α-亚铬酸钙进行SEM表征，结果如图2所示，从图中可以看出，制得的亚铬酸钙为微米级的片状物，其尺寸约为500微米。实施例2取250gCaCl2、15gCr2O3、17gCaO混合均匀后放入400mL刚玉坩埚，将坩埚置于不锈钢反应器内，通入氮气保护，在井式炉中加热到850℃，保温3小时，随炉冷却，经过水洗，过滤，干燥，即可得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β‑亚铬酸钙，其特征在于，所述β‑亚铬酸钙为棒状微米级β‑亚铬酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种β-亚铬酸钙，其特征在于，所述β-亚铬酸钙为棒状微米级β-亚铬酸钙。2.根据权利要求1所述的β-亚铬酸钙的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：在惰性气氛下煅烧α-亚铬酸钙，之后，将煅烧产物在惰性气氛下冷却，即得到β-亚铬酸钙。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述α-亚铬酸钙通过如下方法制备得到：在惰性气氛下，将氧化钙和三氧化二铬在氯化钙熔盐中反应，之后，将反应产物洗涤，干燥，即得到α-亚铬酸钙。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应的温度高于氯化钙熔盐的熔点，优选为850-950℃；优选地，所述反应的时间不小于0.5h，优选为1-4h；优选地，所述氧化钙和三氧化二铬的摩尔比不小于1:1，优选为2:1-3:1；优选地，α-亚铬酸钙的制备方法中所述的惰性气氛为氩气气氛、氮气气氛或氦气气氛中的一种或至少两种的组合；优选地，所述α-亚铬酸钙的制备方法为：在惰性气氛下，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红玲，刘政伟，朱光锦，裴丽丽，徐红彬，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11