小球的濕化學(xué)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于間接濕法制備氚增殖用小球的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備β -Li2TiCVh球的濕化學(xué)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]偏鈦酸鋰(P-Li2T13)因其具有可觀的鋰原子密度、化學(xué)穩(wěn)定性與熱導(dǎo)率高、氚溶解度低、與結(jié)構(gòu)材料具有良好的兼容性，而且在低溫下有著優(yōu)良的氚釋放性能及低活化的特點(diǎn)，被視為最具有前途的固態(tài)氚增殖劑候選材料之一。目前，已報(bào)道多種不同的β -Li2TiCVh球的制備方法。如，X.ff.Wu等人發(fā)表了一種采用間接濕法制備β -Li 2Ti(VJ、球的文章。在檸檬酸與Li2T13粉體摩爾比為1:1、1050°C下燒結(jié)6h的條件下，制備出直徑為1.2mm左右、表面晶粒尺寸為2?3μπκ相對(duì)密度達(dá)到91% T.D.的Li2TiCVh球。又如，中國(guó)專利公告第CN101510450A號(hào)報(bào)道了一種制備聚變堆包層中陶瓷氚增殖劑的方法。該方法過(guò)程較復(fù)雜，需先選擇一種凝膠體系和體系的溶劑制備預(yù)混液，加入分散劑和陶瓷粉體，球磨制備漿料后滴入與溶劑互斥的介質(zhì)中，在界面張力作用下液滴自行成球，制備出粒徑為0.1?2mm的Li2TiCVh球。再如，中國(guó)專利公告第CN102731111A報(bào)道了一種陶瓷微球的新型制備方法。該方法采用粉末包覆法制備出直徑為0.2?3_的陶瓷微球，但未能保證小球的球形度及相對(duì)密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種制備β -Li2TiCVh球的濕化學(xué)方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，利用本發(fā)明方法制備的β -Li2TiCVh球形貌規(guī)整，有很好的球形度，粒徑較小且分布均勻，相純度高。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種制備β -Li2TiCVh球的濕化學(xué)方法，包括以下步驟:
[0006]I)按照Li: Ti的摩爾比為(1.85?2.25): I稱取T12粉體和L1H.H 20粉體，將二者加入高壓容器中，然后向高壓容器中加入蒸餾水，混合均勻，并控制Li+濃度為0.1 ?2mol/L ；
[0007]2)將步驟I)的高壓容器在100?180°C下水熱反應(yīng)20?30h后干燥得到β -Li2T13的水熱前驅(qū)體；
[0008]3)將步驟2)得到的β -Li2T13水熱前驅(qū)體研磨均勻后燒結(jié)制成β -Li 21103粉體；
[0009]4)利用H2O2水溶液溶解步驟3)得到的β -Li 2Ti03粉體，其中，每0.5?2mLH 202水溶液溶解0.1?2gf3 -Li2T13粉體，然后加入螯合劑及添加劑，制成懸浮液；
[0010]5)將步驟4)得到的懸浮液置于水浴中加熱濃縮至固相粉體占漿料質(zhì)量的28%?50% ；
[0011]6)將步驟5)濃縮后的漿料在室溫下滴入丙酮與四氯化碳的混合凝膠浴中，控制凝膠浴中丙酮與四氯化碳體積比介于0.4: 3?0.5: 3，形成濕凝膠球；
[0012]7)將步驟6)得到的濕凝膠球在室溫下放置使其充分固化；
[0013]8)將步驟7)固化后的凝膠球干燥得到干凝膠球；
[0014]9)將步驟8)的干凝膠球置于加熱裝置中升溫至200?350°C，保溫I?12h，然后升溫至800?1000。。，保溫10?24h，得到β -Li2TiCVh球。
[0015]進(jìn)一步地，所述的高壓容器材料為聚四氟乙烯、哈氏合金或不銹鋼，壓力范圍為2 ?10MPa0
[0016]進(jìn)一步地，步驟I)中按照蒸餾水占高壓容器容積為10%?80%的體積比向高壓容器中加入蒸餾水。
[0017]進(jìn)一步地，步驟2)中干燥溫度為40?80°C，干燥時(shí)間為30?50h ;步驟3)中燒結(jié)溫度為700?900°C，燒結(jié)時(shí)間為12?36h。
[0018]進(jìn)一步地，步驟4)中采用的H2O2水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?50%。
[0019]進(jìn)一步地，步驟4)中采用的螯合劑為檸檬酸，添加劑為PVA、海藻酸鈉、甘油或瓊脂中的一種；其中P-Li2T13粉體與螯合劑的摩爾比為(0.5?2): I;添加劑與I1-Li2T1^體的質(zhì)量比為1%?5%。
[0020]進(jìn)一步地，步驟5)中水浴加熱的溫度為80?100°C，水浴加熱時(shí)間為0.5?12h。
[0021]進(jìn)一步地，步驟7)中將濕凝膠球在室溫下放置2?3d使其充分固化；步驟8)中干燥條件為在大氣氣氛中于40?80°C下干燥6?48h。
[0022]進(jìn)一步地，步驟9)中的升溫速率為I?3°C/min。
[0023]—種制備β -Li2TiCVh球的濕化學(xué)方法，包括以下步驟:
[0024]I)按照Li: Ti的摩爾比為1.85:1稱取T12粉體和L1H.H 20粉體，將二者加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為聚四氟乙烯、哈氏合金或不銹鋼，壓力范圍為2?10MPa,然后按照蒸餾水占高壓容器容積為30%的體積比向高壓容器中加入蒸餾水，混合均勻，并控制Li+濃度為0.5mol/L ；
[0025]2)將步驟I)的高壓容器置于烘箱中，在100°C下水熱反應(yīng)20h后，在60°C的溫度下干燥30h得到β -Li2T13的水熱前驅(qū)體；
[0026]3)將步驟2)得到的β -Li2T13水熱前驅(qū)體研磨均勻后在700°C下燒結(jié)12h制成β -Li2T13粉體；
[0027]4)利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的H2O2水溶液溶解步驟3)得到的β-Li 2Ti03粉體，其中，每1.5mLH202水溶液溶解1.5g β -Li 2Ti03粉體，然后加入螯合劑及添加劑，制成懸浮液，所述螯合劑為檸檬酸，添加劑為PVA ;其中β -Li2T13粉體與螯合劑的摩爾比為1.5:1 ;添加劑與D-Li2T13粉體的質(zhì)量比為2% ；
[0028]5)將步驟4)得到的懸浮液置于80°C水浴中加熱6h，濃縮至固相粉體占漿料質(zhì)量的 40% ；
[0029]6)將步驟5)濃縮后的漿料在室溫下滴入丙酮與四氯化碳的混合凝膠浴中，控制凝膠浴中丙酮與四氯化碳體積比介于0.4: 3，形成濕凝膠球；
[0030]7)將步驟6)得到的濕凝膠球在室溫下放置3d使其充分固化；
[0031]8)將步驟7)固化后的凝膠球在大氣氣氛中于70°C下干燥24h得到干凝膠球；
[0032]9)將步驟8)的干凝膠球置于箱式電阻爐中以2°C/min的升溫速率升溫至350°C，保溫6h，然后以2°C /min的升溫速率升溫至1000 °C，保溫10h，得到β -Li2TiCVh球，將產(chǎn)物通過(guò)X射線衍射分析進(jìn)行相鑒定，場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行形貌觀察，密度測(cè)量?jī)x測(cè)量相對(duì)密度，最后得到球形度為1.04、直徑約為1.81mm、相對(duì)密度為81.4% T.D.的β -Li2TiCVh球。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0034]本發(fā)明在室溫下制備出β-Li2TiCVh球，方便回收再生產(chǎn)，易于節(jié)約成本和循環(huán)利用，本發(fā)明采用水熱法首先制備出P-Li2T13粉體，易于控制原料組成，制備出的β -Li2TiCVh球相對(duì)密度高，可達(dá)81.4?95.8% Τ.D.本發(fā)明制備的β -Li 2打03小球具有很好的球形度，可達(dá)1.02?1.06。顆粒分布均勻，形狀規(guī)整。本發(fā)明制備的β-Li2Ti(VJ、球晶粒的超胞發(fā)育非常好，Ι_/Ι(133)達(dá)到1.59?3.29。本發(fā)明采用丙酮與四氯化碳的混合凝膠浴，丙酮固化小球，四氯化碳用來(lái)調(diào)節(jié)凝膠浴的密度，且便于室溫下成球。本發(fā)明制備β -Li2T13小球時(shí)加入不同添加劑，防止小球變形，有效控制成球效率。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)例I制備的β -Li2TiCVh球的X射線衍射圖譜；
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)例2制備的β -Li2TiCVh球的形貌圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實(shí)例3制備的β -Li2TiCVh球表面的微觀形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0039]一種β -Li2TiCVh球的制備方法，包括以下步驟:
[0040]I)按照Li: Ti的摩爾比為(1.85?2.25): I稱取T12粉體和L1H.H 20粉體，將二者加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為聚四氟乙烯、哈氏合金或不銹鋼，壓力范圍為2?lOOMPa，然后按照蒸餾水占高壓容器容積為10?80%的體積比向高壓容器中加入蒸餾水，混合均勻，并控制Li+濃度為0.1?2mol/L ；
[0041]2)將步驟I)的高壓容器置于烘箱中，在100?180°C下水熱反應(yīng)20?30h后，在40?80°C的溫度下干燥30?50h得到β -Li2T13的水熱前驅(qū)體；
[0042]3)將步驟2)得到的β -Li2T13水熱前驅(qū)體研磨均勻后在700?900°C下燒結(jié)12?36h制成β -Li2T13粉體；
[0043]4)利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %?50 %的H2O2水溶液溶解步驟3)得到的β -Li 21103粉體，其中，每0.5?2mLH202水溶液溶解0.1?2g β -Li 2Ti03粉體，然后加入螯合劑及添加劑，制成懸浮液，所述螯合劑為檸檬酸，添加劑為PVA、海藻酸鈉、甘油或瓊脂中的一種；其中β-Li2T13粉體與螯合劑的摩爾比為(0.5?2): I ;添加劑與β-Li2T13粉體的質(zhì)量比為1%?5% ；
[0044]5)將步驟4)得到的懸浮液置于80?100°C水浴中加熱0.5?12h，濃縮至固相粉體占漿料質(zhì)量的28%?50% ；
[0045]6)將步驟5)濃縮后的漿料在室溫下滴入丙酮與四氯化碳的混合凝膠浴中，控制凝膠浴中丙酮與四氯化碳體積比介于0.4: 3?0.5: 3，形成濕凝膠球；
[0046]7)將步驟6)得到的濕凝膠球在室溫下放置2?3d使其