[发明专利]一种中空米粒状碳酸锶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳酸锶材料合成技术领域，具体涉及一种中空米粒状碳酸锶的制备方法。

背景技术

碳酸锶是一种白色粉末，是重要的无机化工原料，用途涉及电子信息、化工、轻工、陶瓷、冶金等十多个行业，广泛用于高介电材料、压电材料、涂料的制造等。由于碳酸锶对X射线及其他射线的吸收作用，因此碳酸锶广泛应用于光学玻璃的制造，包括彩色显象管、显示器和工业监示器。而在陶瓷中加入碳酸锶作配料，可减少皮下气孔，扩大烧结范围，增加热膨胀系数，因此将碳酸锶作为制备磁性材料铁酸锶等其他锶盐和高档电子陶瓷的原料。同时碳酸锶还用于制造彩电阴极射线管、电磁铁、锶铁氧体、烟火、荧光玻璃、信号弹等，用作生产包括开关启动、消磁、限流保护、恒温发热等专用PTC热敏电阻元件的基础粉料。此外，还用于烟火的生产、荧光玻璃、信号弹、造纸、医药、分析试剂，以及糖的精制、金属锌电解液精制、锶盐颜料制造等。

目前，国内外对超细碳酸锶粒子的粒度和形貌的控制研究已成为一大热门，其中对粒度的控制已取得了初步进展。中国发明专利CN 201410301701.9公开了可控粒径高纯碳酸锶的制备方法，该方法在反应前加入低浓度的硝酸铵，由于碳酸锶在硝酸铵溶液中具有一定的溶解度，且其溶解度与溶液的pH值相关；因此，通过调节硝酸铵溶液的浓度和pH，可以灵活调节产品碳酸锶的粒度。中国发明专利CN 201110177138.5公开了一种高长径比碳酸锶晶须的制备方法，该方法将氯化锶溶液滴加到尿素溶液中，搅拌后置于高压反应釜中进行水热反应，得到碳酸锶产品。中国发明专利CN 201610477176.5公开了一种纳米碳酸锶的制备方法，该方法采用天青石为原料粉碎后，用过量的稀硫酸溶解以除去其中的碳酸钙成分，再用稀盐酸使其中的硫酸锶溶解，过滤以除去其中的硫酸钡等不溶物，再将得到的氯化锶溶液与自行培养的天青石表面微生物菌落混合，利用微生物细胞表面带有负电荷的有机物质与溶液中锶离子螯合，同时微生物以尿素为碳源，不断分解尿素使微生物周围溶液中的碳酸根离子浓度不断增加，从而导致溶液中局部碳酸根离子和锶离子浓度增加，两者结合成碳酸锶晶体沉淀，再经过滤干燥得到纳米碳酸锶。

对于碳酸锶粒子形貌控制，大多通过采用添加晶形控制剂的方式来完成，目前已合成了球状、针状、纺锤状、片状、哑铃状、橄榄状等多种形貌的产品。Jiaguo Yu等人（Journal of Solid State Chemistry, 2006, 79:800-803）利用共沉淀法，采用添加PSMA的方式制备出了晶形完美、分散性良好的球状超细碳酸锶粒子。德国的Wolfgang Temel等人（Chem. Eur．J．1998, 4: 1834-1842）采用自组法，通过添加硫醇溶液，制备出了晶形规整的针状碳酸锶粉体。以色列的Gedankena等人（Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004, 268: 95-104）采用超声波法，通过添加尿素，制备了出棒状超细碳酸锶粉体。

上述研究都是通过添加各种晶形控制剂来合成多种形貌的产品，成本较高，过程复杂；对于不添加任何晶形控制剂，只通过控制反应条件制备出具有中空米粒状碳酸锶的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空米粒状碳酸锶的制备方法。该方法直接采用氢氧化锶溶液和二氧化碳通过简单的碳化反应合成中空米粒状碳酸锶，不使用任何晶形控制剂，通过二氧化碳鼓泡器和搅拌桨高度的设置，把反应器中分成了碳化反应区和结晶稳定区，通过控制氢氧化锶浓度、温度、搅拌速度和二氧化碳鼓泡速率，并通过pH计和电导率仪监测反应的进程，控制碳酸锶晶核生长成中空米粒状结构。

本发明目的通过如下技术方案实现。

一种中空米粒状碳酸锶的制备方法，包括如下步骤：

（1）恒温水浴条件下，机械搅拌将氢氧化锶充分溶解于去离子水中，得到氢氧化锶溶液；

（2）停止搅拌，将二氧化碳气体鼓泡器插入氢氧化锶溶液中，并调整搅拌桨的高度，同时在溶液中接入pH计和电导率仪；

（3）启动机械搅拌，开启鼓泡器鼓入二氧化碳进行碳化反应，并通过pH计和电导率仪实时监控反应体系的pH和电导率，反应结束后得到碳酸锶浆料；

（4）将得到的碳酸锶浆料进行抽滤，抽滤后的滤饼经过洗涤、干燥，得到所述中空米粒状碳酸锶。

进一步地，步骤（1）中，所述恒温水浴的温度为20~40℃。

进一步地，步骤（1）中，所述氢氧化锶溶液的质量浓度为0.05% ~1.5%。