[发明专利]基于低共熔溶剂制备多孔钛酸钙的方法

说明书

本发明涉及基于低共熔溶剂制备多孔钛酸钙的方法，属于无机非金属材料领域。多孔钛酸钙的方法，按以下步骤进行：将氢键受体与氢键供体按照摩尔比为1‑1.5:1‑3混匀，得到低共熔溶剂；按1:4‑30的液固比将含钙物和二氧化钛加入到低共熔溶剂中，在20～60℃下混合1‑5h，得到混合液；其中，含钙物和二氧化钛的摩尔比为1:1；含钙物为氧化钙或氢氧化钙：将制得的混合液与水按体积比为1:5‑20混匀，静置沉淀，过滤，得到固态物；煅烧，控制升温速率2～5℃/min升温到875～950℃，煅烧3～5h，再冷却，即得到多孔钛酸钙粉末。本发明多孔钛酸钙的方法，可以在较低温度下进行。

技术领域

本发明涉及基于低共熔溶剂制备多孔钛酸钙的方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术

钛酸钙作为钙钛矿型氧化物的典型代表，其理想结构一般为立方体或八面体。作为一种无机非金属材料因其结构独特、稳定性好、具有生物相容性且原料丰富、制备成本低廉而广泛应用于光催化、介电特性、光学性能、电学、生物材料等领域，同时在基础研究和实际应用方面也有着非常重要的意义，对许多学科，包括地质学、固态化学、材料科学、电子工程和生物技术等的基础研究和实际应用都非常重要。目前，钙钛型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，已成为功能氧化物材料的研究热点。目前，制备钛酸钙粉体常用的传统方法是固相合成法、溶剂热法。其中，固相合成法因受反应中的固相扩散控制，需要较高温度与长时间反应，存在耗能大、颗粒尺寸不均、显微结构不易控制等缺点，并且得到的粉体产物易结块，还需进一步破碎、粉磨等过程，易引入杂质等问题。溶剂热法是在高温、高压下进行有关化学反应，虽反应温度相对较低，但使用的溶剂通常为有机溶剂且反应过程通常需要使用高压釜，这就导致生产过程会造成对环境的危害。可见，需求一种对环境友好、工艺流程简单、成本低的制备钛酸钙的方法就尤为重要。

目前，制备钛酸钙材料通常采用氯化钙和氧化钛为原料进行制备，很少采用氧化钛和氧化钙为原料制备钛酸钙。原因是因为，直接采用氧化钛和氧化钙为原料制备钛酸钙，烧结温度较高，约为1450℃，因此该制备方法对设备也有一定的要求，耗能也较大(韩明洁、张玲，《烧结法合成煅烧该的研究》，辽宁科技大学)。现有技术中，还公开了一种以氧化钛和氧化钙为原料制备钛酸钙的方法，将氧化钙、氧化钛及其他添加剂充分混合，经研磨后挤压成型，再于1350℃煅烧，煅烧后将其粉碎、研磨即得。该方法为了降低钛酸钙的烧结温度，在氧化钛和氧化钙原料中，加入添加剂，但是即使加入其他添加剂，也仅能将烧结温度降到1350℃。烧结温度仍然较高。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种烧结温度低的，以氧化钛和氧化钙为原料制备多孔钛酸钙的方法。

基于低共熔溶剂制备多孔钛酸钙的方法，按以下步骤进行：

a、配制低共熔溶剂：将氢键受体与氢键供体按照摩尔比为1-1.5:1-3混匀，得到低共熔溶剂；其中所述氢键受体为季铵盐或甜菜碱；所述氢键供体为羧酸；

b、原料的溶解：按1:4-30的液固比将含钙物和二氧化钛加入到低共熔溶剂中，在20～60℃下混合1-5h，得到混合液；其中，含钙物和二氧化钛的摩尔比为1:1；含钙物为氧化钙或氢氧化钙；

c、溶液稀释及沉淀：将步骤b制得的混合液与水按体积比为1:5-20混匀，静置沉淀，过滤，得到固态物；

d、煅烧：将固态物进行煅烧，控制升温速率2～5℃/min升温到875～950℃，煅烧3～5h，再冷却至室温，即得到多孔钛酸钙粉末。

优选的，步骤a中：所述氢键受体为季铵盐；更优选的，所述季铵盐为氯化胆碱和氯化苄基三乙基铵中的至少一种；最优选的，所述氢键受体为氯化胆碱。

优选的，步骤a中：所述氢键供体为草酸、苹果酸、柠檬酸或丁二酸；更优选的，所述氢键供体为草酸。

优选的，步骤a中：氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:1-2；更优选的，氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:2。