一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法技术

本发明专利技术为一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法。该方法包括如下步骤：(1)将Ti(SO

【技术实现步骤摘要】
一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法
本专利技术涉及一种低温晶相转化制备钛酸盐及钛基复合氧化物材料的方法，属于功能材料

技术介绍
钛酸盐是一种具有典型钙钛矿ABO3结构的氧化物材料，具有热稳定性好、介电损耗低、介电常数高等特点，广泛应用于陶瓷功能工业、电子、和机械领域中。钛酸盐主要的制备方法有高温固相反应合成法、溶胶-凝胶法、水热法等。前两种方法中，即使溶胶-凝胶法煅烧温度较低也需要达到700℃左右，高温不但能源消耗大、生产成本高，制备工艺安全性差，还容易引起材料严重团聚。低温液相合成具有方法简单、产品的化学组成容易控制等优点，尽管水热法所需温度相对较低，但直接合成钛酸盐的晶化温度也远远超过100℃，且需要在压力容器中进行。TiO2晶相转化合成钛酸盐材料方法已有报道(高等学校化学学报，2011,32,2490)，即使采用纳米TiO2纤维为前驱体也需要150℃条件下，1M的NaOH溶液中处理24h制得SrTiO3。该方法普遍接受“溶解-结晶”机制，故而前驱体TiO2结构越疏松对转化反应进行越有利。此外，多数已报道的合成工艺相对复杂、生产成本高、几乎很难实现大规模化生产。故而开发一种能在低温甚至室温下简单、稳定地合成钛酸盐以及钛基复合氧化物材料的方法，对钙钛矿型氧化物的理论研究及工业应用具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供了一种低温晶相转化合成钛酸盐及钛基复合氧化物材料的方法。本专利技术的方法以无机钛盐为钛源乙醇热晶化合成TiO2；然后在碱性体系中低温晶相转化合成钛酸盐材料。通过控制晶相转化过程中向体系添加M元素的物质的量以及种类，调控所制备材料中钛酸盐的比例，从而制得钛酸盐或钛基复合氧化物材料。本专利技术操作简便、稳定易控。本专利技术的技术方案为：一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)将Ti(SO4)2·9H2O溶解在乙醇中，再加入H2O2，将混合液搅拌5～30分钟，升温至90～120℃，晶化2-24h，制得TiO2材料；其中，Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液的浓度为5～100g/L；H2O2的体积为混合液体积的5～20％；(2)将所制得TiO2分散于NaOH溶液中，然后加入M元素的可溶性盐，制得混合物悬浊液；其中，摩尔比为M:Ti＝0.01～2，NaOH溶液的溶度为0.2～2mol/L，TiO2与NaOH溶液质量比为2～50％；所述的M为Sr、Ba、Ni或La；(3)将所得悬浊液在25～80℃、密闭条件下恒温晶相转化1-24h，最后冷却；(4)冷却后，把所得颗粒物过滤、洗涤、干燥，即得钛酸盐或钛基复合氧化物材料。其中，步骤(2)所述M元素的可溶性盐为一种或几种元素的可溶性盐，所述的可溶性盐为盐酸盐或硝酸盐。当M:Ti≥1时，所合成材料为钛酸盐，M:Ti<1时，所合成材料为钛基复合氧化物材料。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术以无机钛盐为钛源，所用合成工艺操作方法简单、反应条件温和，即使室温下也可以转化合成，节能环保且稳定性好。2.本专利技术所制备材料的组成比例可以通过简单调控添加M组分的多少进行调控，方法简单易行。3.本专利技术材料制备工艺条件温和，不需要特殊环境(比如说惰性气氛保护等)；材料微观结构更容易得到保持不易被破坏。附图说明附图1是实施例1所述的钛酸锶样品XRD图；附图2是实施例2所述的钛酸钡样品XRD图；附图3是实施例3所述的钛酸锶样品XRD图；附图4是实施例3所述的钛酸锶样品SEM照片；附图5是实施例4所述的钛酸锶样品XRD图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行说明，所描述的实施例仅用对本专利技术进一步详细解释和说明，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，该领域专业技术人员根据本专利技术的内容作出的非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1：在磁力搅拌下，配制浓度为10g/L的Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液，并加入溶液总体积的7.5％的H2O2与Ti4+进行络合20min，晶化12h，经过抽滤、洗涤，制得TiO2；然后将其分散1mol/L的NaOH溶液中，使得TiO2浓度为5wt％，向体系中加入一定量的SrCl2，使得摩尔比Sr:Ti＝50％，搅拌20min后将得到的悬浊液置入晶化釜中，25℃、密闭下分别晶相转化4h，12h，取得两个样品。冷却至室温，把所得颗粒物过滤、洗涤、干燥。样品的XRD表征结果如图1所示，由结果可以看出常温下，晶相转化4h样品中已有SrTiO3材料形成，且随着转化时间的延长形成SrTiO3的量增加。实施例2：在磁力搅拌下，配制浓度为10g/L的Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液，并加入溶液总体积的7.5％的H2O2与Ti4+进行络合20min，晶化12h，经过抽滤、洗涤，制得TiO2；然后将其分散1mol/L的NaOH溶液中，使得TiO2浓度为1wt％，向体系中加入一定量的SrCl2，使得摩尔比Sr:Ti＝50％,搅拌20min后在40℃下密闭晶相转化4h制得材料样品。样品的XRD表征结果如图2所示，由结果可以看出稍微提高晶相转化温度形成SrTiO3的量明显增加。实施例3：在磁力搅拌下，配制浓度为10g/L的Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液，并加入溶液总体积的7.5％的H2O2与Ti4+进行络合20min，晶化12h，经过抽滤、洗涤，制得TiO2；然后将其分散1mol/L的NaOH溶液中，使得TiO2浓度为1wt％，向体系中加入一定量的SrCl2，使得摩尔比Sr:Ti＝50％,搅拌20min后在60℃下密闭晶相转化4h制得材料样品。样品的XRD表征结果如图3所示，扫描电镜照片如图4所示，由结果可以看出继续提高晶相转化温度形成SrTiO3的量更明显增加。实施例4：在磁力搅拌下，配制浓度为10g/L的Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液，并加入溶液总体积的7.5％的H2O2与Ti4+进行络合20min，晶化12h，经过抽滤、洗涤，制得TiO2；然后将其分散1mol/L的NaOH溶液中，使得TiO2浓度为1wt％，向体系中加入一定量的BaCl2，使得摩尔比Ba:Ti＝50％,搅拌20min后在60℃下密闭晶相转化4h制得材料样品。样品的XRD表征结果如图5所示，由结果可以看出以BaCl2替换SrCl2可以制备BaTiO3材料。实施例5：在磁力搅拌下，配制浓度为20g/L的Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液，并加入溶液总体积的7.5％的H2O2与Ti4+进行络合20min，晶化8h，经过抽滤、洗涤，制得TiO2；然后将其分散1mol/L的NaOH溶液中，使得TiO2浓度为10wt％，向体系中加入一定量的Sr(NO3)2，使得摩尔比Sr:Ti＝50％,搅拌20min后在60℃下密闭晶相转化4h制得材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法，其特征为该方法包括如下步骤：/n(1)将Ti(SO

【技术特征摘要】
1.一种低温晶相转化制备钛酸盐或钛基复合氧化物材料的方法，其特征为该方法包括如下步骤：
(1)将Ti(SO4)2·9H2O溶解在乙醇中，再加入H2O2，将混合液搅拌5～30分钟，升温至90～120℃，晶化2-24h，制得TiO2材料；
其中，Ti(SO4)2·9H2O乙醇溶液的浓度为5～100g/L；H2O2的体积为混合液体积的5～20％；
(2)将所制得TiO2分散于NaOH溶液中，然后加入M元素的可溶性盐，制得混合物悬浊液；
其中，摩尔比为M:Ti＝0.01～2，NaOH溶液的溶度为0.2～2mol/L，TiO2与NaOH溶液质量比为2～50％；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾爱忠，邓淑萍，张霄，李芳，王延吉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12