一種制備偏鈦酸鈣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備偏鈦酸鈣的方法，屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]偏鈦酸鈣是一種鈦酸鹽，是最早被發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的代表，其原料豐富，在材料領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)物質(zhì)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、催化、磁性、導(dǎo)電性、傳感等性質(zhì)，使其在電子、催化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。偏鈦酸鈣在電子工業(yè)中主要用于介電材料的生產(chǎn)，是制造單晶和高頻儀器的基本導(dǎo)體原件，在生物材料方面作為涂層材料。目前，制備偏鈦酸媽的方法主要溶膠凝膠法、共沉淀法、機(jī)械化學(xué)法、聚合前驅(qū)體法等。SamueI Holliday等研究了溶膠凝膠法制備偏鈦酸鈣，以高純硝酸鈣、異丙醇鈦、乙二醇單甲醚為原料，將高純硝酸鈣和異丙醇鈦溶解于乙二醇單甲醚中，然后在500-800°C條件下保溫30-180S制備出偏鈦酸鈣，這種方法對(duì)溫度的控制嚴(yán)格，還涉及有機(jī)物反應(yīng)，技術(shù)難度大，原料昂貴，難以獲得較理想的偏鈦酸鈣晶體。這種偏鈦酸鈣將用于生物材料的涂層材料，而不能滿足工業(yè)要求。Fum1 Saito和Suzuki等將氧化|丐或氫氧化|丐與二氧化鈦在700_900°C條件下機(jī)械研磨2-5小時(shí)制得偏鈦酸鈣，該法簡(jiǎn)單但制得的偏鈦酸鈣不純。水熱法是將氫氧化鈉和二氧化鈦在高壓釜中，水熱反應(yīng)溫度為150-250Γ的條件下進(jìn)行液相反應(yīng)，得到白色沉淀，再加入一定量的氯化鈣溶液(Ca / Ti摩爾比略大于1)，一定pH下，離子攪拌一段時(shí)間便可得到偏鈦酸鈣沉淀，經(jīng)洗滌、干燥制得偏鈦酸鈣粉末。此法雖過(guò)程簡(jiǎn)單，但得在高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求高，PH控制精確性較差。工業(yè)上主要用共沉淀法生產(chǎn)偏鈦酸鈣，將二氧化鈦與氧化鈣按一定比例混合后在與草酸發(fā)生反應(yīng)而得到沉淀，經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥、煅燒，得到偏鈦酸鈣成品粉末。
[0003]另外，中國(guó)專(zhuān)利局(CN 102583514 A)公開(kāi)了一種納米線狀偏鈦酸鈣及其合成方法，將二氧化鈦粉末分散在強(qiáng)堿溶液中加熱，得到偏鈦酸鈣沉淀，洗滌至中性后焙燒得到納米級(jí)偏鈦酸鈣粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提出一種制備偏鈦酸鈣的方法，以水合氯化鈣與二氧化鈦為原料，經(jīng)混合、成型、燒結(jié)、浸出、干燥，得到偏鈦酸鈣產(chǎn)品。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有流程短，操作簡(jiǎn)單，原料、輔料易于供應(yīng)；生產(chǎn)成本低，副產(chǎn)物可循環(huán)利用的特點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0005]—種制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比1:1?6:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在2?15Mpa的壓力下壓制成型(制成片、球、棒等)得到成型物料；
(2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為5?20°C/min升至溫度為800?IlOOcC保溫30?180min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為15:1?40:lml/g加入濃度為3wt%?5wt%的鹽酸溶液10?30min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥后即能制備得到偏鈦酸鈣。
[0006]所述水合氯化鈣為CaCl2*2H20、CaCl2*4H20 或 CaCl2*6H20。
[0007]所述步驟(3)液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟
(I)使用。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有流程短，操作簡(jiǎn)單，原料、輔料易于供應(yīng)；生產(chǎn)成本低，副產(chǎn)物可循環(huán)利用的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的偏鈦酸鈣的X-射線粉末衍射譜圖(XRD圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]實(shí)施例1
如圖1所示，該制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比2:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在5Mpa的壓力下壓制成型(制成片)得到成型物料；其中水合氯化鈣為CaCl2CH2O ;
(2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為10°C/min升至溫度為900°C保溫60min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為30:lml/g加入濃度為4wt %的鹽酸溶液15min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥(放在干燥箱中105°C下干燥24h)后即能制備得到偏鈦酸鈣，液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
[0012]制備得到的偏鈦酸鈣XRD圖如圖2所示。
[0013]實(shí)施例2
如圖1所示，該制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比4:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在5Mpa的壓力下壓制成型(制成球)得到成型物料；其中水合氯化鈣為CaCl2*4H20 ;
(2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為15°C/min升至溫度為900°C保溫180min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為20:lml/g加入濃度為4wt %的鹽酸溶液30min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥(放在干燥箱中105°C下干燥24h)后即能制備得到偏鈦酸鈣，液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
[0014]實(shí)施例3
如圖1所示，該制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比3:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在5Mpa的壓力下壓制成型(制成球)得到成型物料；其中水合氯化鈣為CaCl2CH2O ; (2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為5°C/min升至溫度為1000 °C保溫30min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為40:lml/g加入濃度為3wt %的鹽酸溶液15min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥(放在干燥箱中105°C下干燥24h)后即能制備得到偏鈦酸鈣，液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
[0015]實(shí)施例4
如圖1所示，該制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比6:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在15Mpa的壓力下壓制成型(制成棒)得到成型物料；其中水合氯化鈣為CaCl2WH2O ;
(2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為20°C/min升至溫度為1100 °C保溫60min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為30:lml/g加入濃度為3wt %的鹽酸溶液15min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥(放在干燥箱中105°C下干燥24h)后即能制備得到偏鈦酸鈣，液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
[0016]實(shí)施例5
如圖1所示，該制備偏鈦酸鈣的方法，其具體步驟包括如下:
(O首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比1:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在2Mpa的壓力下壓制成型(制成棒)得到成型物料；其中水合氯化鈣為CaCl2WH2O ;
(2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為18°C/min升至溫度為800°C保溫50min得到燒結(jié)產(chǎn)物；
(3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為15:lml/g加入濃度為5wt %的鹽酸溶液lOmin，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥(放在干燥箱中105°C下干燥24h)后即能制備得到偏鈦酸鈣，液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
[0017]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備偏鈦酸鈣的方法，其特征在于具體步驟包括如下: (1)首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比1:1?6:1混合均勻得到混合物，然后將混合物在2?15Mpa的壓力下壓制成型得到成型物料； (2)將步驟(I)得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為5?20°C/min升至溫度為800?IlOOcC保溫30?180min得到燒結(jié)產(chǎn)物； (3)將步驟(2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為15:1?40:lml/g加入濃度為3wt%?5界七％的鹽酸溶液浸出10?30min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥后即能制備得到偏鈦酸鈣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備偏鈦酸鈣的方法，其特征在于:所述水合氯化鈣為CaCl2*2H20、CaCl2.4Η20 或 CaCl2*6H20。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備偏鈦酸鈣的方法，其特征在于:所述步驟(3)液固分離后得到的濾液經(jīng)濃縮干燥后得到水合氯化鈣，返回步驟(I)使用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種制備偏鈦酸鈣的方法，屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域。首先將水合氯化鈣與二氧化鈦粉按照質(zhì)量比1：1～6：1混合均勻得到混合物，然后將混合物在2～15Mpa的壓力下壓制成型得到成型物料；將得到的成型物料在空氣中燒結(jié)，控制升溫速率為5～20℃/min升至溫度為800～1100℃保溫30～180min得到燒結(jié)產(chǎn)物；將得到的燒結(jié)產(chǎn)物按照液固比為15:1～40:1ml/g加入濃度為3wt％～5wt％的鹽酸溶液浸出10～30min，然后液固分離后得到的固體用去離子水反復(fù)清洗至檢不出氯離子，將洗滌后的固體干燥后即能制備得到偏鈦酸鈣。本發(fā)明具有流程短，操作簡(jiǎn)單，原料、輔料易于供應(yīng)；生產(chǎn)成本低，副產(chǎn)物可循環(huán)利用的特點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】C01G23/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105016379
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510444456
【發(fā)明人】徐寶強(qiáng), 雷現(xiàn)軍, 楊斌, 鄧勇, 劉大春, 熊恒, 馬文會(huì), 郁青春, 王飛, 戴永年, 李一夫, 蔣文龍, 曲濤, 田陽(yáng), 王宇棟, 徐彬彬, 馬永博, 郭許濤
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日