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鈦酸鈣的應用和制備方法
時間:2020-12-15 閱讀:
【背景及概述】[1][2]

鈦酸鈣為堿金屬,作為鈣鈦礦的鈦酸鹽產品種類繁多,按其組成可分鈦酸鹽、 堿土金屬鈦酸鹽、稀土金屬鈦酸鹽等。堿土金屬鈦酸鹽MTiO3(M=Ca,Sr,Ba)有著獨特的電學、光學和化學性能,已在許多技術應用領域引起了人們的極大興趣。鈦酸鈣(Calcium Tianate)為黃色晶體,難溶于水。密度為3.98g/mL(25℃),熔點為1980℃。鈦酸鈣屬于立方晶系,鈦離子與六個氧離子形成八面體配位,配位數為6;鈣離 子位于由八面體構成的空穴內,配位數為12。由于鈦酸鈣晶體極易通過TiO6旋轉或者陽離子發生位移而導致晶格發生畸變,降低晶體結構的對稱型,所以鈦酸鈣常常發生在立方、四方和斜方晶系之間的相變,并且鈣鈦礦有著大小相差很大的陽離子,使鈦酸鈣具有很高的穩定性。在CaO-TiO2系統相圖中鈦酸鈣有3 個組成,分別鈦酸鈣( CaO·TiO2) Ca3Ti2O7( 3CaO·2TiO2) 和Ca4Ti3O10 ( 4CaO·3TiO2) 。

鈦酸鈣是CaO-TiO2系的唯一穩定相,熔點達到1 915 ℃; 其他兩種不穩定相在高溫下會發生分解,生成穩定的鈦酸鈣相:Ca3Ti2O7約在1740 ℃ 轉熔分解為鈦酸鈣相,Ca4Ti3O10在1 755 ℃ 左右轉熔分解為鈦酸鈣。鈦酸鈣在n( CaO) n( TiO2) = 1 時較純且穩定,但是在不同鈣鈦比下,對應的鈦酸鈣生成溫度有所不同:一是該相圖的右半側區域,在較低溫度( 1475 ℃) 下合成;二是該相圖的左半側區域,在較高溫度下合成。雖然我國鈦資源豐富,蘊藏量為世界之首,為我國鈦酸鹽工業的發展創造了有利條件,但是我國在研究和開發鈦酸鹽類產品與發達國家相比還很落后,這與我國這樣一個鈦資源大國極不相稱,因此對鈦酸鹽產品的開發研究顯得極為迫切。

【應用】[3][4]

鈦酸鈣主要用于制作中、高壓陶瓷電容器、PTC熱敏電 阻等精密電子元器件。純鈦酸鈣很難燒結成陶瓷,可加入1%~2%二氧化鋯;電子陶瓷工業用 于制造單晶、高頻儀器的基本導電元件,用作原料粉,如生產介電材料。納米鈦酸鈣吸附劑具有吸附容量高,再生方法簡單,穩定性好,是一種很好的重金屬吸附劑。應用舉例如下:一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑,制備方法包括以下工藝過程:

1)將糠醛渣烘干,粉碎,過80目篩;

2)分別以鈦酸四正丁酯和硝酸鈣為鈦和鈣源,以檸檬酸為絡合劑,以油酸為分散劑制備鈦酸鈣溶膠;

3)將糠醛渣與鈦酸鈣溶膠按糠醛渣和鈦質量比為m糠醛渣:mTi=2:1~1:1混合,加熱到80℃攪拌均勻,鼓風干燥箱內80℃?100 ℃烘干,形成糠醛渣?鈦酸鈣干凝膠復合物;

4)模板劑的煅燒去除:將(3)步得到的糠醛渣?鈦酸鈣干凝膠復合物于600℃?800℃煅燒2h?6h,冷卻至室溫,得到多孔鈦酸鈣吸附材料。

【制備】[4][5]

方法1:以氧化鈦和氧化鈣為原料,將等物質的量的氧化鈣、氧化鈦及其他添加劑充分混合,經研磨后擠壓成型,再于1350℃煅燒,煅燒后將其粉碎、研磨即得產品將氧化鈦和氧化鈣于水中混合,在充分攪拌下加入草酸溶液,然后分離、洗滌、干燥、并于925℃煅燒;四氯化鈦與草酸溶液反應,先制得草酸鈦溶液,再將它與氯化鈣溶液混合,制得草酸鈣鈦,過濾、干燥、并在1050℃下煅燒生成鈦酸鈣。

方法2:一種超細電子級高純鈦酸鈣的生產方法,包括如下加工步驟:

1)按比例摩爾比1:1稱量碳酸鈣和二氧化鈦,加入球磨機;

2)按重量比1份上述原料加入3~5份水加入球磨機中;

3)球磨18~24小時;

4)將步驟(3)所得流動漿料用濃漿泵壓進壓濾機得到濾餅;

5)將步驟(4)的濾餅烘干,敲碎,裝缽用800-1000℃煅燒,冷卻進行粉碎,檢驗,包裝,得到一種超細電子級高純鈦酸鈣。

【主要參考資料】

[1] 楊健, 張玲, 王健東, 等. 以氫氧化鈣為鈣源高溫煅燒合成鈦酸鈣[J]. 耐火材料, 2017, 6: 016.

[2] 鄭偉. 鈦酸鈣納米結構的制備, 表征及紫外光催化性能[D]. 浙江大學, 2012.

[3] 張東;賈立嬌;宋恩軍;任廣軍. 一種多孔鈦酸鈣重金屬吸附劑的制備方法CN201110284628.5,申請日2011-09-23

[4] 莢玉冬. 一種高純納米鈦酸鈣的工業化生產方法 . CN201810169077.X,申請日2018-02-28

[5] 張深強. 一種超細電子級高純鈦酸鈣的生產方法CN201710143632.7,申請日2017-03-12
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