一種高純超細(xì)鈦酸鹽的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高純超細(xì)鈦酸鹽的制備方法，特別是用液相法制備高純超細(xì)鈦酸鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鹽是制備電子陶瓷的原料，在當(dāng)代高科技領(lǐng)域中占有重要地位。目前生產(chǎn)鈦酸鹽的方法主要有固相法、氣相法和液相法三種。其中，固相法是將碳酸鹽與二氧化鈦進(jìn)行高溫固相反應(yīng)來(lái)制取，但制得的鈦酸鹽晶粒度較大，純度低，不能滿足高檔電了陶瓷的需要；氣相法是將易揮發(fā)的金屬氧化物或金屬醇鹽氣化，經(jīng)高頻電磁場(chǎng)產(chǎn)生金屬等離子體直接反應(yīng)生成鈦酸鹽超細(xì)顆粒，可以得到粒度細(xì)、純度高、化學(xué)組成均一的產(chǎn)品，但設(shè)備昂貴、操作困難、成本很高，僅適用研究工作需要；液相法是目前應(yīng)用較普遍的一種方法，特別是液相共沉淀法，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，它通常是將兩種可溶性金屬離子溶液混合后；加入沉淀劑，將金屬離子共沉淀出來(lái)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、得到鈦酸鹽前驅(qū)體產(chǎn)物，然后再經(jīng)高溫?zé)峤獾玫解佀猁}產(chǎn)品，但該法由于在沉淀過(guò)程中因兩種金屬離子與沉淀劑之間的溶度積Ksp的不同，形成沉淀的先后次序和速率亦不同，因此得到的是一類(lèi)微觀不均勻的兩種金屬離子共沉淀的混合物，即使通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的陳化，仍不能全部轉(zhuǎn)化成均一的化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種制備高純超細(xì)鈦酸鹽的方法，它通過(guò)一種液相法快速地得到一類(lèi)與計(jì)量比完全一致的均一的有機(jī)鈦酸鹽化合物，然后在高溫下有機(jī)鈦酸鹽化合物熱解，得到本發(fā)明所說(shuō)的高純超細(xì)鈦酸鹽產(chǎn)品。
[0004]本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的:
發(fā)明人通過(guò)深入研究各種有機(jī)酸在水相中的離解平衡以及四價(jià)鈦離子在不同pH的有機(jī)酸溶液中存在形式的基礎(chǔ)上，提出了一種將有機(jī)酸首先與Ti02+絡(luò)合生成可溶性的鈦配陰離子，然后在一定的pH下，將鈦配陰離子和可溶性金屬鹽在水相中進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成均一的與計(jì)量比一致的有機(jī)鈦酸鹽化合物沉淀。它完全克服了以往液相共沉淀法不可避免地存在微觀組分不均勻性的缺點(diǎn)。所得的有機(jī)鈦酸鹽化合物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、熱解，即可得到本發(fā)明所說(shuō)的均一高純超細(xì)鈦酸鹽產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明亦是這樣實(shí)現(xiàn)的:
1.首先將四氯化鈦配制成濃度為0.5?2.0mol/1的水溶液，然后按照配位比的大小加入過(guò)量的有機(jī)酸絡(luò)合劑，在攪拌的條件下用堿調(diào)控溶液的pH為2?4，此時(shí)溶液中的鈦與絡(luò)合劑以穩(wěn)定的鈦配陰離子的形式存在于水相中。
[0006]2.將上述的鈦配陰離子溶液與含有可溶性金屬鹽的溶液同時(shí)注入一反應(yīng)器中，在攪拌下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成均一的有機(jī)鈦酸鹽化合物沉淀，過(guò)濾后用去離子水洗至濾餅中無(wú)C1，然后將濾餅于80?110°C下干燥，得到均一的高純超細(xì)有機(jī)鈦酸鹽化合物。
[0007]3.將上述所得的有機(jī)鈦酸鹽化合物置于加熱爐中，以每分鐘1?10°C的速率加熱升溫至700?1000°C熱解，并保溫0.5?2.0hr，然后冷卻至室溫，即得到本發(fā)明所說(shuō)的聞純超細(xì)欽酸鹽廣品。
[0008]所說(shuō)的有機(jī)酸絡(luò)合劑，可以是檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋(píng)果酸、水楊酸中的一種或一種以上，其用量視鈦與有機(jī)酸之間的配位比的大小而異，可在摩爾比1.1?3.5范圍內(nèi)選取(有機(jī)酸/鈦=1.1?3.5)。
[0009]所說(shuō)的堿可以是無(wú)機(jī)堿，也可以是有機(jī)堿，常用的堿為KOH、NaOH、ΝΗ3.H20、乙醇胺、甲胺中的一種或一種以上。
[0010]所說(shuō)的可溶性金屬鹽，可以是鋇鹽、鍶鹽、鈣鹽、錳鹽、鎂鹽、鉛鹽中的一種，其適宜的濃度為lrnol/1左右，其用量為鈦摩爾數(shù)的1.0?1.2倍。
[0011]為了調(diào)控有機(jī)鈦酸鹽化合物的微粒的大小，并生成超細(xì)的有機(jī)鈦酸鹽化合物沉淀，本發(fā)明采用將含有鈦配陰離子溶液的和可溶性金屬鹽溶液以雙注入法加到帶攪拌器的反應(yīng)器中或通過(guò)快速混合器注入反應(yīng)器中，并為了確保復(fù)分解反應(yīng)的完善性，沉淀宜在攪拌下陳化0.5?1.5hr。
[0012]所說(shuō)的濾餅水洗至無(wú)C1，可按常規(guī)的方法用0.lmol/L的AgN03溶液檢測(cè)無(wú)AgCl白色沉淀。
[0013]按照本發(fā)明的方法制得的高純均一的超細(xì)鈦酸鹽產(chǎn)品，具有組分確定，經(jīng)檢測(cè)，其中金屬組分之間的摩爾比為1.000±0.008，粒度小于0.5 μ m，比表而大于7m2/g，可完全滿足高檔的電子陶瓷產(chǎn)品對(duì)鈦酸鹽的高質(zhì)量要求。
[0014]下而將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。
[0015]實(shí)施例1
在一反應(yīng)器中加入濃度為1.5mol/l的TiCl4溶液100ml,加入水楊酸45g,在攪拌下加入ΝΗ3.H20調(diào)節(jié)溶液的pH為3?4，生成水楊酸氧鈦的配陰離子，用水調(diào)節(jié)溶液的總體積為200ml (簡(jiǎn)稱溶液A)。
[0016]在另一容器中，加入BaCl2.2Η20 37.5g，用去離子水調(diào)配成總體積為200ml的溶液(簡(jiǎn)稱溶液B)。
[0017]將上述溶液A與溶液B，以雙注入方式均衡地加入另一帶攪拌器的反應(yīng)釜中，在溫度50?70°C下，進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，注入完畢后，在攪拌保溫下繼續(xù)陳化1小時(shí)，沉淀物過(guò)濾后水洗至無(wú)C1，然后在80?110°C干燥，得到水楊酸合鈦酸鋇化合物。
[0018]將水楊酸合鈦酸鋇化合物置于馬弗爐中熱解，以2°C /分的速率升溫至750V，然后繼續(xù)恒溫2hr，即可得到本發(fā)明的產(chǎn)品之一高純超細(xì)的鈦酸鋇(BaTi03)成品。
[0019]實(shí)施例2
在一反應(yīng)器中加入濃度為1.5mol/l的TiCl4溶液200ml，加入草酸83g，在攪拌下加人NaOH,調(diào)入溶液的pH = 2.5?3，生成穩(wěn)定的草酸氧鈦配陰離子，用水調(diào)配使溶液的總體積為300ml (簡(jiǎn)稱溶液A)。
[0020]在一容器中加入SrCl2 (氯化鍶)90g，用去離子水調(diào)配成300ml的溶液(簡(jiǎn)稱溶液B) 0
[0021 ] 將上述溶液A與溶液B通過(guò)一快速微觀混合器注入一帶攪拌器的反應(yīng)器中，在溫度50?70°C下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，注入完畢后再繼續(xù)攪拌保溫陳化1.5hr，沉淀物過(guò)濾后水洗至無(wú)Cl，然后在80?110°C干燥，得到草酸合鈦酸鍶化合物。
[0022]將草酸合鈦酸鍶化合物置于一馬弗爐中熱解，并以每分鐘2°C的速率升溫至850°C，然后在850°C下恒溫1.5小時(shí)，即可得到本發(fā)明產(chǎn)品之一高純超細(xì)鈦酸鍶(SrTi03)成品。
[0023]實(shí)施例3
在一反應(yīng)器中加入濃度為1.5mol/l的TiCl4溶液200ml，加入酒石酸90g，在攪拌下加入ΝΗ3.H20,并調(diào)節(jié)溶液的pH = 2?3，生成酒石酸氧鈦配陰離子，用水調(diào)配使溶液的總體積為300ml (簡(jiǎn)稱溶液A)。
[0024]在一容器中加入Pb(N03)2，用去離子水調(diào)配制成1.03mol/l的溶液300ml (簡(jiǎn)稱溶液B)。
[0025]將溶液A與溶液B以雙注入的方式加入另一帶攪拌器的的反應(yīng)器中，在溫度50?70°C下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，加入完畢后再繼續(xù)攪拌保溫陳化lhr，沉淀物過(guò)濾后水洗至無(wú)C1，然后在80?110°C下干燥，得到酒石酸合鈦酸鉛化合物。
[0026]將上述酒石酸合鈦酸鉛化合物置于馬弗爐中熱解，并以每分鐘3°C的速率升溫至950°C，然后在該溫度下恒溫1小時(shí)，即可得到本發(fā)明產(chǎn)品之一高純超細(xì)鈦酸鉛(PbTi03)成品。
[0027]顯然，按照本發(fā)明的構(gòu)思，有關(guān)的化學(xué)工作者均可方便地合成其它的高純超細(xì)鈦酸鹽產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純超細(xì)鈦酸鹽的制備方法，先在水溶液中沉淀制得有機(jī)鈦酸鹽，然后將有機(jī)鈦酸鹽高溫?zé)峤獾玫匠?xì)鈦酸鹽產(chǎn)品，共特征在于:(1)用堿調(diào)控溶液pH = 2?4的條件下，由有機(jī)酸與四氯化鈦在水相中絡(luò)合生成水溶性的有機(jī)酸氧鈦配陰離子Ti0(C204) 22 ；(2)有機(jī)酸氧鈦配陰離子在溫度50?70°C的條件下，與水溶性的金屬鹽溶液以雙注方式混合并進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成均一的與計(jì)量比一致的超細(xì)有機(jī)鈦酸鹽化合物沉淀，然后過(guò)濾水洗至無(wú)C1，并在80?110°C下干燥，得到高純超細(xì)有機(jī)鈦酸鹽化合物(前驅(qū)體)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于水相中的四氯化鈦的濃度為0.5?2mol/l。3.如權(quán)利要求1?2之一所述的方法，其特征在于所說(shuō)的有機(jī)酸是草酸、酒石酸、檸檬酸、水楊酸、蘋(píng)果酸中的一種或一種以上。4.如權(quán)利要求1?3之一所述的方法，其特征在于有機(jī)酸與四氯化鈦之間摩爾比為.1.1?3.5，視有機(jī)酸與鈦之間的配位比大小而定。
【專(zhuān)利摘要】一種高純超細(xì)鈦酸鹽的制備方法先在水溶液中沉淀制得有機(jī)鈦酸鹽，然后將有機(jī)鈦酸鹽高溫?zé)峤獾玫匠?xì)鈦酸鹽產(chǎn)品，共特征在于：(1)用堿調(diào)控溶液pH＝2～4的條件下，由有機(jī)酸與四氯化鈦在水相中絡(luò)合生成水溶性的有機(jī)酸氧鈦配陰離子TiO(C2O4)22-；(2)有機(jī)酸氧鈦配陰離子在溫度50～70℃的條件下，與水溶性的金屬鹽溶液以雙注方式混合并進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成均一的與計(jì)量比一致的超細(xì)有機(jī)鈦酸鹽化合物沉淀，然后過(guò)濾水洗至無(wú)Cl-，并在80～110℃下干燥，得到高純超細(xì)有機(jī)鈦酸鹽化合物。
【IPC分類(lèi)】C01G23/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105314673
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410233090
【發(fā)明人】談麗娜
【申請(qǐng)人】談麗娜
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年5月29日