[发明专利]一种四方体钛酸钙微米颗粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种四方体钛酸钙微米颗粒的制备方法，包括如下步骤：1)将钛酸四丁酯溶于乙醇，并加入水，得到白色沉淀；2)将白色沉淀分散于水中，并加入KOH，进行水热反应，经后处理得到钛酸钾；3)将钛酸钾分散于水中，并加入硝酸钙和KOH，所述KOH在反应体系中的摩尔浓度为2‑8mol/L，进行水热反应，经后处理得到四方体钛酸钙。本发明工艺过程简单，易于控制，无环境污染，无需经过高温煅烧，成本低，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及无机材料合成领域，具体涉及一种四方体钛酸钙微米颗粒的制备方法。

背景技术

ABO₃型钙钛矿氧化物已经在光学、电学、生物等领域中表现出了许多特殊的性能，是目前功能氧化物材料的研究热点。钛酸钙(CaTiO₃)是钙钛矿型化合物的典型代表，其理想结构一般为立方体或八面体，具有良好的晶体结构稳定性和热稳定性，以及良好的催化、光学、气敏等方面的性能，是当前关注的热点材料之一。

目前，制备钛酸钙粉体常用的方法是固相反应合成法，但该方法受反应中的固相扩散控制，需要较高温度与长时间反应，有耗能大等缺点，并且得到的粉体产物易结块，还需进一步破碎、粉磨等过程，易引入杂质。

近年来，用水热法合成功能材料开始越来越多的被关注。水热法是一种在密闭容器中以水或有机溶液为溶剂，在高温高压条件下制备材料的一种方法。相比于固相反应法，水热合成方法所需要的温度低，时间短，能直接得到分散性和均匀性较好的粉末产物，不仅可以避免固相反应法制备钛酸钙易引起的问题，而且还可以通过控制实验条件得到所需要的形貌。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种四方体钛酸钙微米颗粒的制备方法。

本发明所提供的技术方案为：

一种四方体钛酸钙微米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1)将钛酸四丁酯溶于乙醇，并加入水，得到白色沉淀；

2)将白色沉淀分散于水中，并加入KOH，进行水热反应，经后处理得到钛酸钾；

3)将钛酸钾分散于水中，并加入硝酸钙和KOH，所述KOH在反应体系中的摩尔浓度为2-8mol/L，进行水热反应，经后处理得到四方体钛酸钙。

本发明中白色沉淀为氢氧化钛，钛酸四丁酯水解反应得到氢氧化钛，之后与KOH进行水热反应得到钛酸钾。采用中间产物钛酸钾继续与硝酸钙、KOH反应，可以得到表面光滑的四方体钛酸钙。通过水热反应形成钛酸钾，再以钛酸钾为钛源制备钛酸钙，可以使得反应在以水为溶剂的条件下得到表面光滑的四方体钛酸钙，避免了CaTi₂O₄(OH)₂杂相的产生。

作为优选，所述步骤1)中钛酸四丁酯在乙醇中的摩尔浓度为0.07-0.35mol/L。进一步优选为0.1-0.25mol/L。

作为优选，所述步骤2)中KOH在反应体系中的摩尔浓度为6-10mol/L。进一步优选为8mol/L。

作为优选，所述步骤2)中水热反应的反应温度为190-210℃，反应时间为14-18h。进一步优选，所述步骤2)中水热反应的反应温度为190-200℃，反应时间为14-16h。

作为优选，所述步骤2)中后处理包括：将产物置于空气中冷却，用去离子水洗涤。

作为优选，所述步骤3)中钛酸钾与硝酸钙以Ca与Ti的物质的量之比为1:0.9-1.1进行投料。进一步优选为1:1进行投料。

作为优选，所述步骤3)中水热反应的反应温度为190-210℃，反应时间为6-20h。进一步优选，所述步骤3)中水热反应的反应温度为190-200℃，反应时间为6-16h。