粉體的超臨界制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超臨界水熱化學(xué)法制備功能材料粉體領(lǐng)域，具體涉及一種超胞結(jié)構(gòu)直 接發(fā)育的納米級β -Li2TiO3粉體的超臨界制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏鈦酸鋰（P-Li2Tio3)作為最具潛力的固態(tài)氚增殖劑材料之一，受到廣泛關(guān)注。 β-Li2TiO3優(yōu)異的氚釋放性能和低活化特點得益于其良好發(fā)育的超胞結(jié)構(gòu)及其高度穩(wěn)定 性。目前，制備納米級P-Li 2TiO3粉體的方法有固相法、濕化學(xué)法等。固相法制得的粉體結(jié) 晶性能較差。一般濕化學(xué)法需要后期煅燒，制得的粉體超胞發(fā)育較差。其他方法也存在會 引入雜質(zhì)等問題。如，中國專利公告CN103803642A報道了一種納米八面體狀Li 2TiO3的制 備方法。該方法以TiO2粉體與KOH溶液混合、反應(yīng)，將所得的產(chǎn)物分散于LiOH溶液中得到 白色沉淀，沉淀后經(jīng)離心干燥、煅燒制得納米八面體狀Li 2TiO3。此方法引入了 K+雜質(zhì)，且需 后期煅燒制粉，破壞β _1^21103超胞結(jié)構(gòu)且制備周期長、操作較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級0-1^211〇3粉體的超 臨界制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的制備方法操作簡單，制得的 β _1^21103粉體原子有序化程度高，超胞結(jié)構(gòu)發(fā)育良好。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 一種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β -Li2Tio^v體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0006] 1)按照Li : Ti的摩爾比為（1. 85~2. 25) : 1稱取TiO2粉體和LiOH · 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)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于375~450°C下充分反應(yīng)；
[0008] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)干燥得到β -Li2TiO3粉體；
[0009] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0010] 進(jìn)一步地，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟1)中按照蒸餾水占高壓容器容積為20%~80%的體積比向高壓 容器中加入蒸餾水。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟2)中的反應(yīng)時間為5~20h。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟3)中干燥溫度為50~80°C，干燥時間為8~12h。
[0014] -種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β-1^21103粉體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0015] 1)按照Li : Ti的摩爾比為1.90 : 1稱取TiO2粉體和LiOH^H2O粉體，將二者 加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa，然后按照蒸 餾水占高壓容器容積為50 %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 lmol/L ;
[0016] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于400°C下反應(yīng)IOh ;
[0017] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)80°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉體；
[0018] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0019] -種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β _1^21103粉體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0020] 1)按照Li : Ti的摩爾比為2. 15 : 1稱取TiO2粉體和LiOH · H2O粉體，將二者 加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa，然后按照蒸 餾水占高壓容器容積為40%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 ;
[0021] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于380°C下反應(yīng)IOh ;
[0022] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)70°C干燥12h得到β -Li2TiO3粉體；
[0023] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0024] 一種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β -Li2TiO^v體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0025] 1)按照Li : Ti的摩爾比為1. 85 : 1稱取TiO2粉體和LiOH · H 20粉體，將二者 加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa，然后按照蒸 餾水占高壓容器容積為20%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 2mol/L ;
[0026] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于375°C下反應(yīng)20h ;
[0027] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)50°C干燥8h得到β -Li2TiO3粉體；
[0028] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0029] 一種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β -Li2TiO^v體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0030] 1)按照Li : Ti的摩爾比為2. 25 : 1稱取TiO2粉體和LiOH · H 20粉體，將二者 加入高壓容器中，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa，然后按照蒸 餾水占高壓容器容積為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· lmol/L ;
[0031] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于450°C下反應(yīng)5h ;
[0032] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)80°C干燥12h得到β -Li2TiO3粉體；
[0033] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0034] 一種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β _1^21103粉體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0035] 1)按照Li : Ti的摩爾比為2 : 1稱取TiO2粉體和LiOH · H 20粉體，將二者加入 高壓容器中，所述的高壓容器材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa，然后按照蒸餾水 占高壓容器容積為60%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 I. 5mol/L ；
[0036] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于400°C下反應(yīng)5h ;
[0037] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)60°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉體；
[0038] 4)將步驟3)得到的β -Li2TiO3粉體研磨均勻，即得到納米級β -Li 2Ti03粉體。
[0039] 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：
[0040] 本發(fā)明制備的β -Li2Ti03粉體，與已公布的其他制備方法相比，具有特殊的超臨 界水熱場環(huán)境。在此水熱狀態(tài)下，溶劑的擴散系數(shù)非常高，密度將大幅度降低，可有效降低 超胞發(fā)育過程中原子有序化的活化勢皇，特別是促進(jìn)純Li層中兩種格點位置高活性Li +的 穩(wěn)定，使得超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育，獲得β -Li2TiO3粉體的值達(dá)到0. 22~1. 24。此 外，可以通過調(diào)控簡單參數(shù)，如時間、溫度及填充比，有效控制粒徑分布在納米級內(nèi)，且分布 相對較窄。通過本發(fā)明方法制備的β -Li2TiO3粉體，粒徑較小且分布均勻，本發(fā)明制備的 β -Li2TiO^體不需后期高溫煅燒，制備周期時間短，易于快速制粉。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明實施例1制得的納米級β -Li2Tio3粉體的XRD圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明實施例5制得的納米級β -Li2TiO3粉體的FE-SEM掃描圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面對本發(fā)明的實施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0044] -種超胞結(jié)構(gòu)直接發(fā)育的納米級β -Li2TiO^體的超臨界制備方法，包括以下步 驟：
[0045] 1)按照Li : Ti的摩爾比為（1. 85~2. 25) : 1稱取TiO2粉體和LiOH · H 20粉 體，將二者加入高壓容器（材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa)中，然后按照蒸餾水 占高壓容器容積為20%~80%的體積比向高壓容器中加入蒸餾水，混合均勻，并控制Li + 濃度為〇· 1~2mol/L ;
[0046] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于375~450°C下反應(yīng)5~20h ;
[0047] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)50~80°C干燥8~12h得到β -Li2TiO3粉體；
[0048] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0049] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0050] 實施例1
[0051] 1)按照Li : Ti的摩爾比為1.90 : 1稱取TiO2粉體和LiOH^H2O粉體，將二者 加入高壓容器（材料為哈氏合金，壓力范圍為50~200MPa)中，然后按照蒸餾水占高壓容 器容積為50%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lmol/L ;
[0052] 2)將高壓容器置于高溫干燥箱中，于400°C下反應(yīng)IOh ;
[0053] 3)將高壓容器置于烘箱中，經(jīng)80°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉體；
[0054] 4)將步驟3)得到的β-Li2TiO3粉體研磨均勾，即得到納米級β-Li 2Ti03粉體。
[0055] 圖1是本實施例制得的納米級β -Li2