四方納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦SrTi03四方納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷改善，對環(huán)境問題越來越重視，環(huán)保已逐步成為全社會共同關(guān)注的問題。而有機(jī)污染物因其具有長期殘留性、生物蓄物性、半揮發(fā)性和高毒性，成為目前國際上備受關(guān)注的新的全球性環(huán)境問題。近年來，以ΑΒ03鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為催化劑的光催化技術(shù)已成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)。其中，SrTi03是典型的ΑΒ03鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有介電常數(shù)高、介電損耗低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械和陶瓷工業(yè)。同時，作為一種功能材料，鈦酸鍶具有較高的光催化活性、獨(dú)特的電磁性質(zhì)和氧化還原催化活性，在光催化分解水制氫、光催化降解有機(jī)污染物和光化學(xué)電池等光催化領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]固相反應(yīng)法、沉淀法、熔膠凝膠法和水熱合成法是SrTi(Vt用的制備方法。其中前三種方法均需經(jīng)過較高溫度的煅燒，所合成的粉體團(tuán)聚嚴(yán)重，且顆粒不具有規(guī)則的形貌。中國發(fā)明專利(公開號CN102320651A)公開一種鈦酸鍶納米粉體的制備方法，稱量鈦酸四正丁酯和硝酸鍶并加入至反應(yīng)容器中，再加入氫氧化鈉溶液用玻璃棒攪拌；裝入微波反應(yīng)儀中升溫速率加熱；待降至室溫后將溶液倒出加入鹽酸，再用去離子水反復(fù)洗滌過濾沉淀，將所得到的沉淀置于烘箱中于70°C烘干，得到鈦酸鍶納米粉體。該制備方法采用微波方法制備純相的鈦酸鍶納米粉體，但是沒有控制SrTi03顆粒形貌。
[0004]中國發(fā)明專利(公開號CN104098125A)公開一種鈦酸鍶納米立方塊的制備方法，該方法以二氧化鈦作為鈦源，可溶性鍶鹽作為鍶源，用氫氧化鈉做酸堿調(diào)節(jié)劑。首先將二氧化鈦超聲分散于水溶液當(dāng)中，再向其中添加含鍶的可溶性鹽，不斷的攪拌使之溶解，然后再加堿，調(diào)節(jié)懸濁液pH值至8?14，最后將懸浮液放入反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過洗滌、分離、干燥得到形貌規(guī)整且尺寸均一的鈦酸鍶納米立方塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈣鈦礦3^103四方納米顆粒的制備方法及產(chǎn)物，制備過程簡單，四方型結(jié)構(gòu)的形貌易于調(diào)控，尺寸均一。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案:
[0007]一種鈣鈦礦SrTi03四方納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0008]1)分別配制硫酸鈦溶液和氫氧化鉀溶液；
[0009]2)將硫酸鈦溶液滴加到氫氧化鉀溶液中，過濾得到鈦的氧化物沉淀；
[0010]3)分別配制硝酸鍶溶液和四甲基氫氧化銨溶液；
[0011 ] 4)將鈦的氧化物沉淀、硝酸鎖溶液和四甲基氫氧化錢溶液混合進(jìn)行水熱反應(yīng)，過濾，然后清洗，得到鈣鈦礦SrTi03四方納米顆粒；
[0012]所述的步驟3)中的硝酸鍶溶液的摩爾濃度為0.1?0.25mol/L,四甲基氫氧化銨的摩爾濃度為0.05mol/L?0.4mol/L ；
[0013]所述的步驟4)中的鈦的氧化物沉淀、硝酸鍶溶液和四甲基氫氧化銨溶液的混合比例為:0.8 ?1.8g:15 ?20ml:10 ?15ml。
[0014]本發(fā)明以硫酸鈦和硝酸鍶為反應(yīng)物料，利用沉淀劑氫氧化鉀促進(jìn)鈦的氧化物生成，同時利用礦化劑四甲基氫氧化銨調(diào)控晶體的生長，最終實現(xiàn)了鈣鈦礦3^103四方納米顆粒的制備。四甲基氫氧化銨是弱堿，隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷電離0H離子，所以0H離子會維持在比較穩(wěn)定的濃度，在這種溫和狀態(tài)下，晶體容易實現(xiàn)晶胞本征對稱性生長，從而得到四方納米顆粒。四甲基氫氧化銨同時還是有機(jī)堿，釋放出N(CH3)4+離子，該離子的表面修飾作用，促進(jìn)以(001)、(010)和(100)面包圍而成的3^103四方納米顆粒的形成。
[0015]作為優(yōu)選，所述的步驟2中的將硫酸鈦溶液滴加到氫氧化鉀溶液中，得到鈦的氧化物沉淀，靜置15?20min，過濾并用去離子水清洗鈦的氧化物沉淀3?4次。
[0016]作為優(yōu)選，所述的步驟1)中的硫酸鈦溶液的摩爾濃度為0.06mol/L?0.12mol/L，氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為0.lmol/L?0.2mol/Lo
[0017]作為優(yōu)選，所述的步驟4)中的水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為150?250°C，反應(yīng)時間為4?24h。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的反應(yīng)溫度為190?200°C，反應(yīng)時間為4?5h。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的步驟4)中的鈦的氧化物沉淀、硝酸鍶溶液和四甲基氫氧化銨溶液的混合比例為:0.8?0.9g:15?16ml:10?11ml。
[0019]作為優(yōu)選，所述的步驟4)中的清洗方法為:將過濾得到的產(chǎn)物依次用稀醋酸、去離子水清洗。用稀醋酸對水熱合成產(chǎn)物的清洗是為了將前驅(qū)體中混入二氧化碳所形成的SrC03去除，用去離子水清洗是為了將反應(yīng)物料引入的硝酸根離子和礦化劑四甲方基氫氧化錢與合成的SrTi03納米粉體充分分離，得到純相的SrTi03納米粉體。
[0020]作為一種優(yōu)選，所述的步驟2)中的滴加速度為2?4滴/秒；通過控制將硫酸鈦溶液滴加到氫氧化鉀溶液中的滴加速度，進(jìn)一步控制SrTi03四方結(jié)構(gòu)的形貌。
[0021]作為最優(yōu)選，所述的硫酸鈦溶液的摩爾濃度0.068?0.072mol/L,氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為0.1?0.12mol/L ;在攪拌狀態(tài)下將硫酸鈦溶液以滴加速度為2?4滴/秒滴入到氫氧化鉀溶液中，獲得鈦的氧化物沉淀。將硝酸鍶和四甲基氫氧化銨分別溶解于去離子水中，硝酸鎖的摩爾濃度為0.08?0.12mol/L，四甲基氫氧化錢溶液的摩爾濃度為0.08?0.1 lmol/L。將清洗過的0.8?0.9g鈦的氧化物沉淀、15?16ml硝酸鍶水溶液和10?11ml四甲基氫氧化錢溶液分別加入到反應(yīng)爸中，在190?200°C下保溫4?5小時進(jìn)行熱處理。在上述最優(yōu)的條件下，所得鈣鈦礦SrTi03的四方納米結(jié)構(gòu)的形貌最好，質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，粉體顆粒分散性好。
[0022]本發(fā)明還提供一種上述所述的制備方法合成的I丐鈦礦SrTi03四方納米顆粒，所述的I丐鈦礦31'1103四方納米顆粒的尺寸為50?200nm。所述的尺寸可以為四方納米顆粒外切圓的直徑或者四方納米顆粒的邊長。制備得到的鈣鈦礦3^103四方納米顆粒同樣具有上述有益效果。
[0023]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明工藝過程簡單，易于控制，無環(huán)境污染，成本低，易于規(guī)模化生產(chǎn)。制得的1丐鈦礦SrTi03四方納米顆粒納米粉體尺寸介于50?200nm。產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，純度高，粉體顆粒分散性好。
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例一合成的鈣鈦礦3^103四方納米粉體的X射線衍射圖；
[0025]圖2為實施例一合成的鈣鈦礦SrTi03四方納米粉體的掃描電子顯微鏡圖；
[0026]圖3為對比例一合成的鈣鈦礦SrT1jt球形納米粉體的掃描電子顯微鏡圖；
[0027]圖4為實施例一合成的鈣鈦礦3^丨03四方納米粉體降解亞甲基藍(lán)的降解圖；
[0028]圖5為亞甲基藍(lán)的自降解圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0030]實施例一
[0031]1)將4mmol硫酸鈦和2mmol氫氧化鉀分別溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)硫酸鈦溶液的摩爾濃度0.07mol/L，氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為0.lmol/L。
[0032]2)在攪拌狀態(tài)下將50ml硫酸鈦溶液緩緩滴入到20ml氫氧化鉀溶液中，滴加速度為2滴/秒，獲得白色鈦的氧化物沉淀，靜置20min，過濾并用去離子水清洗沉淀3次。
[0033]3)將硝酸鍶和四甲基氫氧化銨分別溶解于去離子水中，硝酸鍶的摩爾濃度為0.lmol/L，四甲基氫氧化錢溶液的摩爾濃度為0.lmol/L。
[0034]4)將清洗過的0.8g鈦的氧化物沉淀、15ml硝酸鎖水溶液和10ml四甲基氫氧化錢溶液分別加入到50ml反應(yīng)釜中，用去離子水調(diào)節(jié)總體積為反應(yīng)釜內(nèi)膽的40%，攪拌2h后，在200°C下保溫4小時進(jìn)行熱處理。然后，降至室溫，取出反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，依次用稀醋酸、去離子水清洗，60°C溫度下烘干，得到鈣鈦礦SrTi03四方納米顆粒納米粉體。所合成的鈣鈦礦SrTi03四方納米顆粒納米粉體的X射線衍射圖，如圖1所示，產(chǎn)物為鈣鈦礦的