鈣鈦礦結構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。
鈣鈦礦結構示意圖
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溶液、溶膠、凝膠而固化,再經熱處理制備氧化物、復合氧化物和許多固體物質的方法。溶膠-凝膠法中反應前驅體通常為金屬無機鹽和金屬有機鹽類,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的有機酸配體為主。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構的晶體材料,能夠保證嚴格控制化學計量比,易實現(xiàn)高純化,原料容易獲得,工藝簡單,反應周期短,反應溫度、燒結溫度低,產物粒徑小,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聚, 得到的產物分散性好。此法存在缺點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,再經分離和后處理而得到所需材料。水熱反應的特點是影響因素較多,如溫度、壓力、時間、濃度、酸堿度、物料種類、配比、填充度、填料順序以及反應釜的性能等均對水熱合成反應有影響。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、水熱熱處理、氧化反應、沉淀反應、水熱燒結及水熱熱壓反應等。利用水熱法可對材料的晶化度、粒度和形貌進行控制合成,以制備**、無團聚或少團聚的材料,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)是利用球磨機的轉動或振動使介質對粉體進行強烈的撞擊、研磨和攪拌, 把粉體粉碎成納米級粒子,利用其高速旋轉時所產生的能量使固體物質粒子間發(fā)生化學反應。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機的粉磨過程中,需要合理選擇研磨介質(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)物質為反應物,但高能球磨法不需高溫燒結就可獲得鈣鈦礦結構的多種復合氧化物,因此大大提高了產品的分散度,是獲得高分散體系的最**方法之一。
沉淀法
沉淀法是通過化學反應生成的沉淀物,再經過濾、洗滌、干燥及加熱分解,制備物質粉末的方法。制備鈣鈦礦結構類型復合氧化物,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產生沉淀劑的試劑等。沉淀法簡單易行、經濟,適合于需求量較大的粉體產物的制備。