[发明专利]一种制备β-Li2TiO3小球的湿化学方法

权利要求书

1.一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照Li﹕Ti的摩尔比为(1.85～2.25)﹕1称取TiO₂粉体和LiOH·H₂O粉体，将二者加入高压容器中，然后向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li⁺浓度为0.1～2mol/L；

2)将步骤1)的高压容器在100～180℃下水热反应20～30h后干燥得到β-Li₂TiO₃的水热前驱体；

3)将步骤2)得到的β-Li₂TiO₃水热前驱体研磨均匀后烧结制成β-Li₂TiO₃粉体；

4)利用H₂O₂水溶液溶解步骤3)得到的β-Li₂TiO₃粉体，其中，每0.5～2mLH₂O₂水溶液溶解0.1～2gβ-Li₂TiO₃粉体，然后加入螯合剂及添加剂，制成悬浮液；

5)将步骤4)得到的悬浮液置于水浴中加热浓缩至固相粉体占浆料质量的28％～50％；

6)将步骤5)浓缩后的浆料在室温下滴入丙酮与四氯化碳的混合凝胶浴中，控制凝胶浴中丙酮与四氯化碳体积比介于0.4﹕3～0.5﹕3，形成湿凝胶球；

7)将步骤6)得到的湿凝胶球在室温下放置使其充分固化；

8)将步骤7)固化后的凝胶球干燥得到干凝胶球；

9)将步骤8)的干凝胶球置于加热装置中升温至200～350℃，保温1～12h，然后升温至800～1000℃，保温10～24h，得到β-Li₂TiO₃小球。

2.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，所述的高压容器材料为聚四氟乙烯、哈氏合金或不锈钢，压力范围为2～100MPa。

3.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤1)中按照蒸馏水占高压容器容积为10％～80％的体积比向高压容器中加入蒸馏水。

4.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤2)中干燥温度为40～80℃，干燥时间为30～50h；步骤3)中烧结温度为700～900℃，烧结时间为12～36h。

5.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤4)中采用的H₂O₂水溶液质量分数为10％～50％。

6.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤4)中采用的螯合剂为柠檬酸，添加剂为PVA、海藻酸钠、甘油或琼脂中的一种；其中β-Li₂TiO₃粉体与螯合剂的摩尔比为(0.5～2)﹕1；添加剂与β-Li₂TiO₃粉体的质量比为1％～5％。

7.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤5)中水浴加热的温度为80～100℃，水浴加热时间为0.5～12h。

8.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤7)中将湿凝胶球在室温下放置2～3d使其充分固化；步骤8)中干燥条件为在大气气氛中于40～80℃下干燥6～48h。

9.根据权利要求1所述的一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，步骤9)中的升温速率为1～3℃/min。

10.一种制备β-Li₂TiO₃小球的湿化学方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照Li﹕Ti的摩尔比为1.85﹕1称取TiO₂粉体和LiOH·H₂O粉体，将二者加入高压容器中，所述的高压容器材料为聚四氟乙烯、哈氏合金或不锈钢，压力范围为2～100MPa，然后按照蒸馏水占高压容器容积为30％的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li⁺浓度为0.5mol/L；

2)将步骤1)的高压容器置于烘箱中，在100℃下水热反应20h后，在60℃的温度下干燥30h得到β-Li₂TiO₃的水热前驱体；

3)将步骤2)得到的β-Li₂TiO₃水热前驱体研磨均匀后在700℃下烧结12h制成β-Li₂TiO₃粉体；

4)利用质量分数为40％的H₂O₂水溶液溶解步骤3)得到的β-Li₂TiO₃粉体，其中，每1.5mLH₂O₂水溶液溶解1.5gβ-Li₂TiO₃粉体，然后加入螯合剂及添加剂，制成悬浮液，所述螯合剂为柠檬酸，添加剂为PVA；其中β-Li₂TiO₃粉体与螯合剂的摩尔比为1.5﹕1；添加剂与β-Li₂TiO₃粉体的质量比为2％；

5)将步骤4)得到的悬浮液置于80℃水浴中加热6h，浓缩至固相粉体占浆料质量的40％；

6)将步骤5)浓缩后的浆料在室温下滴入丙酮与四氯化碳的混合凝胶浴中，控制凝胶浴中丙酮与四氯化碳体积比介于0.4﹕3，形成湿凝胶球；

7)将步骤6)得到的湿凝胶球在室温下放置3d使其充分固化；

8)将步骤7)固化后的凝胶球在大气气氛中于70℃下干燥24h得到干凝胶球；

9)将步骤8)的干凝胶球置于箱式电阻炉中以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温6h，然后以2℃/min的升温速率升温至1000℃，保温10h，得到β-Li₂TiO₃小球，将产物通过X射线衍射分析进行相鉴定，场发射扫描电子显微镜进行形貌观察，密度测量仪测量相对密度，最后得到球形度为1.04、直径约为1.81mm、相对密度为81.4％T.D.的β-Li₂TiO₃小球。