本發(fā)明的技術(shù)方案涉及鑭的鈦酸鹽，具體地說是顆粒球狀鈦酸鑭的制備方法。

背景技術(shù)：

鈦酸鑭化學(xué)式為latio3，屬于abo3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，其不僅可用于制作鐵電柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等，在光催化和處理含有有毒有機(jī)物質(zhì)的污水方面也有應(yīng)用。

目前對(duì)于鈦酸鑭的研究較多，但大多合成方法并不簡(jiǎn)便。(b.madhavan,a.ashok,dielectricpropertiesofaandb-sitedopedlatio3-δperovskitessynthesisedbysol–gelmethod,jsol-gelscitechnol,2015,73,1-8)該文獻(xiàn)報(bào)道了一種溶膠-凝膠的合成方法，該技術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)，工序繁瑣。(i.a.mkhalid,visiblelightphotocatalyticsynthesisofanilinewithanau/latio3nanocomposites,journalofalloysandcompounds2015,631,298–302)該文獻(xiàn)報(bào)道了一種利用超聲制備鈦酸鑭的方法，該工藝操作復(fù)雜，需要保護(hù)氣體。雖然已有的這些方法均可得到鈦酸鑭，但是目前還沒有方法能夠得到顆粒球狀形貌的鈦酸鑭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為針對(duì)當(dāng)前鈦酸鑭合成過程存在的工藝復(fù)雜、條件苛刻和成本較高，或者鈦酸鑭合成過程需高溫煅燒的缺點(diǎn)，提供一種顆粒球狀鈦酸鑭的制備方法。該方法通過引入乙二醇來改變產(chǎn)物的生成環(huán)境，在醇-水體系中,采用混合溶劑熱法制備顆粒球狀鈦酸鑭。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，成分均一，形貌新穎。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種顆粒球狀鈦酸鑭制備方法，包括以下步驟：

(1)將鈦源溶解于醇溶液中，制得濃度為0.04541-0.05677摩爾鈦/升醇的鈦源-醇混合液，待用；

(2)將鑭源溶解于去離子水中，制得濃度為0.1150-0.2309摩爾鑭/升水的鑭源-水混合液，待用；

(3)在攪拌條件下，將步驟(2)中配制的10～20份鑭源-水混合液加入到40～50份步驟(1)中的鈦源-醇混合液中，攪拌后，再向溶液中加入氫氧化鈉，磁力攪拌20～30分鐘，得到第三混合液；其中，第三混合液中，氫氧化鈉加入量為0.8-1摩爾/升；

(4)然后將步驟(3)中所得的第三混合液移到反應(yīng)釜中，密閉后升溫到180-220℃，反應(yīng)3-48小時(shí)；

(5)將上步的反應(yīng)釜靜置至室溫，移除上清液后，將沉淀加入到含100份0.2m的鹽酸溶液的反應(yīng)器中，攪拌20～30分鐘后水洗，再經(jīng)離心分離，60-100℃烘干，得到白色粉末為顆粒球狀鈦酸鑭；

上述組分的份數(shù)均為體積份數(shù)，且各步驟中所用的體積單位相同。

所述步驟(1)中所述的鈦源為鈦酸丁酯，醇源為乙二醇。

所述步驟(2)中所述的鑭源為六水合硝酸鑭。

本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)為：

當(dāng)前技術(shù)中，利用水熱法，需要在堿性環(huán)境下加入同等量的鑭源鈦源，僅能得到的產(chǎn)物為化學(xué)式為la2ti2o7的鈦酸鑭，且其形貌為片狀；相比于latio3鈦酸鑭見于報(bào)道的其它常見合成方法，如固態(tài)反應(yīng)法，需要前驅(qū)體在高溫下煅燒幾個(gè)十幾個(gè)小時(shí)才能形成，耗時(shí)長(zhǎng)且耗能大；對(duì)溶膠-凝膠法，這種方法不能一步合成產(chǎn)物，工序繁瑣，形成凝膠的過程時(shí)間較長(zhǎng)，且之后也需要煅燒凝膠的步驟；還有如超聲合成法，也需要多步反應(yīng)才能得到樣品，且反應(yīng)過程需要在氮?dú)獾缺Ｗo(hù)氣氛下進(jìn)行，對(duì)反應(yīng)環(huán)境依賴性太強(qiáng)。而本發(fā)明專利關(guān)鍵之處在于乙二醇的加入,通過引入乙二醇來改變產(chǎn)物的生成環(huán)境，在醇-水體系中,采用混合溶劑熱法制備顆粒球狀鈦酸鑭，從而達(dá)到了控制其成分及形貌的目的。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明方法所得到的顆粒球狀鈦酸鑭是具有顆粒球狀的鈦酸鑭，具體形貌如圖2所示，所合成鈦酸鑭顆粒大小均勻，球狀明顯。如圖1所示，產(chǎn)物為純相鈦酸鑭，且衍射峰非常清晰、尖銳，說明鈦酸鑭結(jié)晶度很好。相對(duì)于以往純水的合成體系，本發(fā)明在水熱法中引入了乙二醇，改變了晶體形成和生長(zhǎng)環(huán)境，并最終得到了此種獨(dú)特形貌的產(chǎn)物，本發(fā)明所用原料價(jià)廉易得，且克服以往鈦酸鑭合成過程中，工藝復(fù)雜、條件苛刻和成本較高等缺點(diǎn)；以克服已有鈦酸鑭合成過程需高溫煅燒的缺點(diǎn)。

2.本發(fā)明方法中，采用綠色、環(huán)保的醇-水制備體系，無需高溫煅燒，無需保護(hù)氣體，降低了生產(chǎn)成本，有利于無毒害規(guī)模化合成和環(huán)境保護(hù)。

3.本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，利于批量生產(chǎn)。本專利采用綠色，簡(jiǎn)便的方法得到顆粒球狀的鈦酸鑭。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1為實(shí)施例1中顆粒球狀鈦酸鑭粉末xrd譜圖。

圖2為實(shí)施例1中顆粒球狀鈦酸鑭sem照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

(1)將0.8ml鈦酸丁酯(約0.0023mol)溶解于40ml乙二醇溶液中，攪拌均勻，待用；

(2)將1g(約0.0023mol)六水合硝酸鑭溶解于20ml去離子水中，攪拌至完全溶解，待用；

(3)在攪拌條件下，將步驟(2)中配制的液體用50～60秒加入到步驟(1)中的反應(yīng)器中，待溶液混合均勻后，再加入2.4g氫氧化鈉，磁力攪拌30分鐘；

(4)然后將步驟(3)中所得的混合物移到反應(yīng)釜，密閉后升溫到220℃，反應(yīng)24小時(shí)；

(5)室溫下原液靜置，移除上清液后，將余下的沉淀部分加入到含100ml,0.2mol/l的鹽酸溶液的反應(yīng)器中，攪拌30分鐘后水洗，再經(jīng)離心分離，80℃烘干，得到白色粉末為顆粒球狀鈦酸鑭約1.1g。

采用本發(fā)明所制備的顆粒球狀鈦酸鑭，進(jìn)行x射線衍射譜圖分析如圖1所示，圖中的衍射峰表明產(chǎn)物為純相鈦酸鑭，不含其它雜相，同時(shí)這些衍射峰清晰、尖銳，說明該鈦酸鑭的結(jié)晶度很好。通過透射電鏡觀察(如圖2所示)，顆粒球狀鈦酸鑭分布均勻，且顆粒尺寸均一，在幾十到幾百納米左右。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1中步驟(4)中的反應(yīng)溫度定為180℃，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

將實(shí)施例1中步驟(4)中的反應(yīng)溫度定為200℃，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1中步驟(4)的反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)為3h，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例5

將實(shí)施例1中步驟(4)的反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)為12h，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例6

將實(shí)施例1中步驟(4)的反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)為36h，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例7

將實(shí)施例1中步驟(4)的反應(yīng)時(shí)間調(diào)節(jié)為48h，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例8

將實(shí)施例1中步驟(1)的乙二醇量定為45ml，步驟(2)的去離子水量定為15ml，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例9

將實(shí)施例1中步驟(1)的乙二醇量定為50ml，步驟(2)的去離子水量定為10ml，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例10

將實(shí)施例1中步驟(3)中的氫氧化鈉量定為1.92g，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例11

將實(shí)施例1中步驟(3)中的氫氧化鈉量定為2.88g，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例12

將實(shí)施例1中步驟(5)中的烘干溫度定為60℃，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

實(shí)施例13

將實(shí)施例1中步驟(2)中的烘干溫度定為100℃，其他步驟同實(shí)施例1。得到產(chǎn)物同實(shí)施例1。

本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。