一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，涉及晶体领域。本发明专利技术提供的纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：将钛盐和氨水在水中混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10；将混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。本发明专利技术提供的方法能够制备得到纳米尺寸的磷酸钛氧铵晶体，而且本发明专利技术制备得到的磷酸钛氧铵晶体分散效果较好，不发生团聚。以本发明专利技术制备得到的纳米级磷酸钛氧铵晶体为原料，有利于生长得到高质量的磷酸钛氧铵大晶体。

Preparation of a nanometer ammonium titanate phosphate crystal

【技术实现步骤摘要】
一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法
本专利技术涉及晶体领域，尤其涉及一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法。
技术介绍
MTiOXO4(M＝Li、Na、K、Rb、NH4、Cs，X＝P或As)型晶体是著名的非线性光学晶体体系，例如KTiOPO4(简写为KTP)晶体是综合性能优异的非线性光学晶体材料之一。在同类型晶体中，NH4TiOPO4(简写为ATP)晶体具有独特的非线性光学效应可控关闭性，使得ATP在非线性光学领域拥有较大潜力。但在ATP晶体生长之前，首先要获得高品质原料，以减少ATP晶体生长过程中的缺陷，提高ATP晶体的质量。现有技术(J.Mater.Chem.A2016,4(19),7141-7147)公开了一种水热法合成磷酸钛氧铵(ATP)固体粉末的报道，但是该文献最终制备得到的ATP晶体是微米级片状菱形晶体，而无法得到纳米级的ATP晶体。因此，如何提供一种纳米尺寸且无团聚的磷酸钛氧铵原料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，本专利技术提供的方法制备得到的磷酸钛氧铵晶体尺寸为纳米级，而且分散效果较好，不发生团聚，以本专利技术制备得到的纳米磷酸钛氧铵晶体为原料，有利于制备得到高质量的ATP大晶体。本专利技术提供了一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10；(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。优选的，所述步骤(1)钛盐的质量和水的体积比为0.5～1.0g:2～4mL。优选的，所述步骤(1)中钛盐包括TiOSO4、TiCl4和Ti(SO4)2中的一种或多种。优选的，所述步骤(2)中水热反应的温度为180～220℃；水热反应的时间为3～7天。优选的，所述步骤(2)中升温至水热反应温度的升温速率为0.5～1.5℃/min。优选的，所述步骤(2)冷却后的温度为20～30℃，所述冷却的速率为2.5～3.5℃/h。本专利技术提供了一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10；将混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。本专利技术提供的方法能够制备得到尺寸小、纯度高且分散均匀的磷酸钛氧铵晶体，由实施例测试结果可知，本专利技术制备得到的磷酸钛氧铵晶体尺寸为20～100nm；而且本专利技术制备得到的磷酸钛氧铵晶体分散效果较好，不发生团聚。以本专利技术制备得到的尺寸小、纯度高且分散均匀的纳米级磷酸钛氧铵晶体为原料，有利于生长得到高质量的ATP大晶体。附图说明图1为实施例1制备得到的产品的XRD谱图；图2为实施例1制备得到的产品的透射电镜图；图3为实施例2制备得到的产品的XRD谱图；图4为实施例2制备得到的产品的透射电镜图；图5为对比例1制备得到的产品的XRD谱图；图6为对比例2制备得到的产品的XRD谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。在本专利技术中，所有原料均为市售商品。本专利技术将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液。在本专利技术中，所述钛盐优选包括TiOSO4、TiCl4和Ti(SO4)2中的一种或多种；所述氨水的质量浓度优选为25％；所述磷酸的质量浓度优选为85％。在本专利技术中，所述钛盐的质量和水的体积比优选为0.5～1.0g:2～4mL，进一步优选为0.6～0.9g:2～4mL。在本专利技术中，所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10，优选为1:0.9:7～9。本专利技术与磷酸混合后，优选对混合物体系进行搅拌，得到混合料液。在本专利技术中，所述搅拌的时间优选为3～4h，以使钛盐、氨水和磷酸能够充分混合。本专利技术先将钛盐和氨水混合，然后再和磷酸混合，遵循先放碱后放酸的投料顺序，使得整体反应在碱性条件下进行，从而高效大量的生产目标产物。本专利技术将混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比控制在上述范围，能够保证制备得到的产物为ATP晶体。得到混合料液后，本专利技术将混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。在本专利技术中，所述水热反应的温度优选为180～220℃，进一步优选为190～220℃，升温至所述水热反应温度的升温速率优选为0.5～1.5℃/min，进一步优选为0.8～1.2℃/min。在本专利技术中，所述水热反应的时间优选为3～7天，进一步优选为4～6天。水热反应完成后，本专利技术将反应体系进行冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。在本专利技术中，所述冷却后的温度优选为20～30℃，进一步优选为25℃；所述冷却的速率优选为2.5～3.5℃/h，进一步优选为3℃/h。下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1称量原料元素摩尔比Ti:P:N＝1:1:6的TiOSO4、H3PO4和NH3·H2O。将0.955g纯度为93wt％的TiOSO4溶于3mL去离子水中，然后向溶液中先滴加2.49mL质量浓度为25wt％的NH3·H2O搅拌30s，然后加入0.38mL质量浓度为85wt％的H3PO4，搅拌4h，得到的白色乳液转移到25mL内衬中放入高压釜，然后将其密封并置于烘箱。烘箱以3h升到220℃，保温4天，然后以3℃/h的速度降到室温。过滤收集得到白色ATP粉末，用去离子水充分洗涤，50℃烘干得到0.91g的ATP，产量为92.6％。对实施例1得到的白色粉末进行X-射线衍射分析和透射电镜分析，结果如图1和图2所示，图1为XRD谱图，图2为透射电镜谱图。由图1可知，本专利技术制备得到的白色粉末为ATP晶体，且纯度较高；由图2可知，本专利技术制备得到的ATP晶体形貌为椭圆形，尺寸为纳米级，直径为20～60nm，品质均匀，结构完整。实施例2称量原料元素摩尔比Ti:P:N＝1:1:6的Ti(SO4)2、H3PO4和NH3·H2O。将称量好的0.654gTi(SO4)2溶于3mL去离子水中，然后向溶液中先滴加1.22mL质量浓度为25wt％的NH3·H2O搅拌30s，然后加入0.19mL质量浓度为85wt％的H3PO4，搅拌4h，得到的白色乳液转移到25mL内衬中放入高压釜，然后将其密封并置于烘箱。烘箱以3h升到220℃，保温3天，然后以3℃/h的速度降到室温。过滤收集得到白色ATP粉末，用去离子水充分洗涤，50℃烘干得到0.46g的ATP，产量为95.3％。对实施例2得到的白色粉末进行X-射线衍射分析和透射电镜分析，结果如图3和图4所示，图3为XRD谱图，图4为透射电镜谱图。图3上层的曲线为实施例2产物的XRD曲线，图3下层的曲线为ATP晶体标准谱图，由图3可知，本专利技术制备得到的白色粉末为ATP晶体，且纯度较高；由图4可知，本专利技术制备得到的ATP晶体形貌为椭圆形，尺寸为纳米级，直径为20～70nm，品质均匀，结构完整。对比例1重复实施例2，不同的是：原料元素摩尔比Ti:P:NH4＝1:1:4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10；(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。

【技术特征摘要】
1.一种纳米磷酸钛氧铵晶体的制备方法，包括以下步骤：(1)将钛盐、氨水和水混合后，再与磷酸混合，得到混合料液；所述混合料液中Ti、P和N元素的摩尔比为1:0.8～1:6～10；(2)将所述步骤(1)得到的混合料液在密闭条件下进行水热反应后冷却，得到纳米磷酸钛氧铵晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)钛盐的质量和水的体积比为0.5～1.0g:2～4mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡章贵，周金杰，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12