鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型化合物的制備方法主要有傳統(tǒng)的高溫固相法(陶瓷工藝方法) 、溶膠-凝膠法、水熱合成法、高能球磨法和沉淀法,此外還有氣相沉積法、超臨界干燥法、微乳法及自蔓延高溫燃燒合成法等。
鈣鈦礦結(jié)構(gòu)示意圖
溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法(Sol-Gel Process)是化合物在水或低碳醇溶劑中經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化,再經(jīng)熱處理制備氧化物、復(fù)合氧化物和許多固體物質(zhì)的方法。溶膠-凝膠法中反應(yīng)前驅(qū)體通常為金屬無機(jī)鹽和金屬有機(jī)鹽類,如金屬硝酸鹽、金屬氯化物及金屬氧氯化物、金屬醇鹽、金屬醋酸鹽、金屬草酸鹽。溶膠-凝膠法中多以檸檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、硬脂酸等配位性較強(qiáng)的有機(jī)酸配體為主。該方法可以用來制備幾乎任何組分的六角晶系的型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶體材料,能夠保證嚴(yán)格控制化學(xué)計(jì)量比,易實(shí)現(xiàn)高純化,原料容易獲得,工藝簡單,反應(yīng)周期短,反應(yīng)溫度、燒結(jié)溫度低,產(chǎn)物粒徑小,分布均勻。由于凝膠中含有大量的液相或氣孔,在熱處理過程中不易使顆粒團(tuán)聚, 得到的產(chǎn)物分散性好。此法存在缺點(diǎn)是處理過程收縮量大,殘留小孔,成本高和干燥時開裂。
水熱合成法
水熱合成法(hydrothermal synthesis)是材料在高溫高壓封閉體系的水溶液(或蒸氣等流體)中合成,再經(jīng)分離和后處理而得到所需材料。水熱反應(yīng)的特點(diǎn)是影響因素較多,如溫度、壓力、時間、濃度、酸堿度、物料種類、配比、填充度、填料順序以及反應(yīng)釜的性能等均對水熱合成反應(yīng)有影響。按研究對象和目的不同,水熱法可分為單晶培育、水熱合成、水熱反應(yīng)、水熱熱處理、氧化反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、水熱燒結(jié)及水熱熱壓反應(yīng)等。利用水熱法可對材料的晶化度、粒度和形貌進(jìn)行控制合成,以制備**、無團(tuán)聚或少團(tuán)聚的材料,以及生長單晶球形核殼材料等鈣鈦礦材料,但不適用于對水敏感的初始材料的制備。
高能球磨法
高能球磨法(HEM法)是利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動或振動使介質(zhì)對粉體進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研磨和攪拌, 把粉體粉碎成納米級粒子,利用其高速旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的能量使固體物質(zhì)粒子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。球磨原料一般選擇微米級的粉體或小尺寸、條帶狀碎片。在HEM機(jī)的粉磨過程中,需要合理選擇研磨介質(zhì)(不銹鋼球、瑪瑙球、碳化鎢球、剛玉球、氧化鋯球、聚氨酯球等)并控制球料比、研磨時間和合適的入料粒度。高能球磨法和傳統(tǒng)高溫固相法都是以固態(tài)物質(zhì)為反應(yīng)物,但高能球磨法不需高溫?zé)Y(jié)就可獲得鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的多種復(fù)合氧化物,因此大大提高了產(chǎn)品的分散度,是獲得高分散體系的最**方法之一。
沉淀法
沉淀法是通過化學(xué)反應(yīng)生成的沉淀物,再經(jīng)過濾、洗滌、干燥及加熱分解,制備物質(zhì)粉末的方法。制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型復(fù)合氧化物,可以采用共沉淀法和均相沉淀法。采用的沉淀劑有草酸或草酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、氨水以及通過水解等反應(yīng)產(chǎn)生沉淀劑的試劑等。沉淀法簡單易行、經(jīng)濟(jì),適合于需求量較大的粉體產(chǎn)物的制備。