钛酸锶
时(shí)間(jiān)：2020-12-15
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钛酸锶(Strontium titanate）分(fēn)子式SrTi03，相对分(fēn)子質(zhì)量(liàng)183.502。
1．産品性(xìng)能(néng)
白(bái)色(sè)結晶粉末(mò)，屬立方(fāng)晶型，密度(dù)5.11g/cm3，熔點(diǎn)2020℃。它是(shì)铁(tiě)电材料，但其(qí)居(jū)里(lǐ)温(wēn)度(dù)为(wèi)-250℃，故在(zài)使用(yòng)温(wēn)度(dù)下(xià)實(shí)際上(shàng)是(shì)順电相。钛酸锶的(de)介电常數为(wèi)250，若摻入(rù)少(shǎo)量(liàng)Bi203 , Ti02后，其(qí)介电常數可(kě)提(tí)高(gāo)几倍。钛酸锶可(kě)溶于(yú)濃盐(yán)酸、硝酸和(hé)氫氟酸中(zhōng)，但不(bù)溶于(yú)水(shuǐ)和(hé)堿溶液中(zhōng)。钛酸锶晶體(tǐ)具有(yǒu)高(gāo)折射指數，其(qí)电性(xìng)能(néng)與(yǔ)钛酸鋇相似。
2．生(shēng)産方(fāng)法(fǎ)
(1)固相法(fǎ) 碳酸锶或(huò)硝酸锶與(yǔ)二(èr)氧化(huà)钛于(yú)高(gāo)温(wēn)下(xià)反(fǎn)應(yìng)，生(shēng)成(chéng)钛酸锶，經(jīng)球磨、酸洗、干(gàn)燥得成(chéng)品。
TiCl4＋SrC12＋2H2C2O4＋5H20→SrTiO(C2O4)2·4H20＋6 HCl
SrTiO(C2O4）2·4H20→SrTi03＋2CO2＋4H20＋2CO
3．工藝流程
(1)固相法(fǎ)
(1)固相法(fǎ) 将等物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)的(de)SrCO3和(hé)Ti02装入(rù)球磨機(jī)中(zhōng)，通过(guò)球磨進(jìn)行混合和(hé)粉碎。然后将混合均勻的(de)物(wù)料置于(yú)电爐中(zhōng)進(jìn)行煅燒，煅燒温(wēn)度(dù)一(yī)般控制在(zài)1250℃，煅燒2.5～3h。經(jīng)煅燒制得SrTiO3熔块(kuài)。熔块(kuài)再經(jīng)粉碎后，酸洗除雜、过(guò)
濾、洗滌。最(zuì)后将濾餅干(gàn)燥即得钛酸锶成(chéng)品。
(2）液相碳酸盐(yán)沉淀法(fǎ) 将来自(zì)钛白(bái)粉廠(chǎng)的(de)偏钛酸和(hé)市(shì)售的(de)氯化(huà)锶淨化(huà)除雜，使其(qí)純度(dù)达(dá)到(dào)99.8％以(yǐ)上(shàng)。然后将两(liǎng)者(zhě)按一(yī)定配方(fāng)進(jìn)行混合，在(zài)常温(wēn)、激烈攪拌的(de)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)，加入(rù)适量(liàng)的(de)沉淀剂碳酸铵；反(fǎn)應(yìng)1.5～2h。再过(guò)濾、洗滌，除去沉淀物(wù)中(zhōng)夹带(dài)的(de)C1-等雜質(zhì)。将洗淨后的(de)沉淀物(wù)干(gàn)燥、粉碎后，進(jìn)行緞(duàn)燒。緞(duàn)燒温(wēn)度(dù)以(yǐ)不(bù)高(gāo)于(yú)1000℃，煅燒时(shí)間(jiān)不(bù)超过(guò)3h为(wèi)宜。用(yòng)該法(fǎ)制备的(de)钛酸锶純度(dù)大(dà)于(yú)99.5％，粉體(tǐ)的(de)平均粒(lì)徑小于(yú)0.5um。該法(fǎ)原料成(chéng)本(běn)與(yǔ)生(shēng)産能(néng)耗均較低，産品質(zhì)量(liàng)高(gāo)。
(3)草(cǎo)酸沉淀法(fǎ) 先(xiān)将四(sì)氯化(huà)钛、氯化(huà)锶、草(cǎo)酸分(fēn)别配制成(chéng)一(yī)定濃度(dù)的(de)溶液，再将四(sì)氯化(huà)钛溶液和(hé)氯化(huà)锶溶液混合，混合液中(zhōng)Ti與(yǔ)Sr的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比为(wèi)1:0.01～1.02)。然后将混合液緩慢(màn)加入(rù)到(dào)温(wēn)度(dù)为(wèi)60～70℃的(de)草(cǎo)酸溶液中(zhōng)，並(bìng)在(zài)此(cǐ)温(wēn)度(dù)下(xià)反(fǎn)應(yìng)2.5～3h。草(cǎo)酸的(de)用(yòng)量(liàng)略高(gāo)于(yú)锶量(liàng)的(de)2倍（以(yǐ)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)计）。反(fǎn)應(yìng)完成(chéng)后，过(guò)濾、洗滌。需進(jìn)行多(duō)次(cì)洗滌，洗至(zhì)濾液用(yòng)AgNO3溶液檢验(yàn)不(bù)出現(xiàn)渾浊为(wèi)止，表(biǎo)明(míng)沉淀中(zhōng)夹带(dài)的(de)C1-等雜質(zhì)已被(bèi)洗去。然后将过(guò)濾洗滌后的(de)沉淀物(wù)進(jìn)行干(gàn)燥，粉碎后再進(jìn)行緞(duàn)燒，煅燒温(wēn)度(dù)控制在(zài)890～910℃的(de)範圍内，鍛燒时(shí)間(jiān)2.5 h左(zuǒ)右(yòu)，得到(dào)钛酸锶。
说(shuō)明(míng)：①草(cǎo)酸沉淀法(fǎ)生(shēng)産高(gāo)純钛酸锶，使其(qí)锶钛物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比为(wèi)1000，關(guān)鍵技術(shù)之一(yī)是(shì)精确控制四(sì)氯化(huà)钛和(hé)氯化(huà)锶的(de)原料配方(fāng)。但四(sì)氯化(huà)钛易揮發(fà)水(shuǐ)解(jiě)，使得定量(liàng)控制較为(wèi)困難。
②同(tóng)钛酸鋇生(shēng)産方(fāng)法(fǎ)類(lèi)似，也(yě)可(kě)用(yòng)水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)制备钛酸锶。先(xiān)将四(sì)氯化(huà)钛、氯氧化(huà)钛或(huò)者(zhě)硫酸氧钛進(jìn)行水(shuǐ)解(jiě)，得到(dào)水(shuǐ)合二(èr)氧化(huà)钛沉淀，过(guò)濾，洗滌除去C1-或(huò)S042-等雜質(zhì)。然后将其(qí)與(yǔ)水(shuǐ)溶性(xìng)锶盐(yán)或(huò)氫氧化(huà)物(wù)按1：(1～2)的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比混合，在(zài)pH大(dà)于(yú)13的(de)強(qiáng)堿性(xìng)溶液中(zhōng)進(jìn)行反(fǎn)應(yìng)。反(fǎn)應(yìng)温(wēn)度(dù)高(gāo)于(yú)l00℃，反(fǎn)應(yìng)时(shí)間(jiān)8～10h。反(fǎn)應(yìng)生(shēng)成(chéng)物(wù)經(jīng)过(guò)濾、洗滌、干(gàn)燥即得钛酸锶成(chéng)品。用(yòng)該法(fǎ)制得的(de)SrTi03純度(dù)可(kě)达(dá)99.5％以(yǐ)上(shàng)，粉體(tǐ)的(de)平均粒(lì)度(dù)在(zài)0.03um左(zuǒ)右(yòu)。
6．産品标(biāo)準
钛酸锶與(yǔ)钛酸鋇相似，其(qí)産品用(yòng)途是(shì)用(yòng)作(zuò)电子陶瓷材料，制造陶瓷电容器和(hé)PTC热(rè)敏电阻。SrTi03晶界层(céng)陶瓷电容器是(shì)20世紀70年(nián)代(dài)中(zhōng)期發(fà)展起来的(de)一(yī)種(zhǒng)性(xìng)能(néng)優异(yì)的(de)电容器，和(hé)BaTi03晶界层(céng)电容器相比，它具有(yǒu)介电損耗低、温(wēn)度(dù)穩定性(xìng)好(hǎo)、體(tǐ)積小等優點(diǎn)，因(yīn)而(ér)較快(kuài)地(dì)得到(dào)推廣應(yìng)用(yòng)。SrTi03還(huán)可(kě)用(yòng)来制作(zuò)多(duō)功能(néng)傳感(gǎn)器。例如(rú)在(zài)SrTi03中(zhōng)摻入(rù)一(yī)定量(liàng)的(de)BaTi03和(hé)MgCr204，通过(guò)燒結形成(chéng)多(duō)孔結構的(de)SrTi03-BaTi03 -MgCr2O4陶瓷可(kě)制作(zuò)温(wēn)度(dù)湿度(dù)變(biàn)化(huà)的(de)双(shuāng)功能(néng)傳感(gǎn)器。这(zhè)種(zhǒng)陶瓷傳感(gǎn)器通过(guò)測定电阻和(hé)电容两(liǎng)个(gè)电參量(liàng)的(de)變(biàn)化(huà)，可(kě)以(yǐ)獨立地(dì)檢測湿度(dù)和(hé)温(wēn)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)。
钛酸锶也(yě)是(shì)制备低温(wēn)超導體(tǐ)、人(rén)造寶(bǎo)石(dàn)的(de)材料。
1．産品性(xìng)能(néng)
白(bái)色(sè)結晶粉末(mò)，屬立方(fāng)晶型，密度(dù)5.11g/cm3，熔點(diǎn)2020℃。它是(shì)铁(tiě)电材料，但其(qí)居(jū)里(lǐ)温(wēn)度(dù)为(wèi)-250℃，故在(zài)使用(yòng)温(wēn)度(dù)下(xià)實(shí)際上(shàng)是(shì)順电相。钛酸锶的(de)介电常數为(wèi)250，若摻入(rù)少(shǎo)量(liàng)Bi203 , Ti02后，其(qí)介电常數可(kě)提(tí)高(gāo)几倍。钛酸锶可(kě)溶于(yú)濃盐(yán)酸、硝酸和(hé)氫氟酸中(zhōng)，但不(bù)溶于(yú)水(shuǐ)和(hé)堿溶液中(zhōng)。钛酸锶晶體(tǐ)具有(yǒu)高(gāo)折射指數，其(qí)电性(xìng)能(néng)與(yǔ)钛酸鋇相似。
2．生(shēng)産方(fāng)法(fǎ)
(1)固相法(fǎ) 碳酸锶或(huò)硝酸锶與(yǔ)二(èr)氧化(huà)钛于(yú)高(gāo)温(wēn)下(xià)反(fǎn)應(yìng)，生(shēng)成(chéng)钛酸锶，經(jīng)球磨、酸洗、干(gàn)燥得成(chéng)品。
TiCl4＋SrC12＋2H2C2O4＋5H20→SrTiO(C2O4)2·4H20＋6 HCl
SrTiO(C2O4）2·4H20→SrTi03＋2CO2＋4H20＋2CO
3．工藝流程
(1)固相法(fǎ)
(1)固相法(fǎ) 将等物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)的(de)SrCO3和(hé)Ti02装入(rù)球磨機(jī)中(zhōng)，通过(guò)球磨進(jìn)行混合和(hé)粉碎。然后将混合均勻的(de)物(wù)料置于(yú)电爐中(zhōng)進(jìn)行煅燒，煅燒温(wēn)度(dù)一(yī)般控制在(zài)1250℃，煅燒2.5～3h。經(jīng)煅燒制得SrTiO3熔块(kuài)。熔块(kuài)再經(jīng)粉碎后，酸洗除雜、过(guò)
濾、洗滌。最(zuì)后将濾餅干(gàn)燥即得钛酸锶成(chéng)品。
(2）液相碳酸盐(yán)沉淀法(fǎ) 将来自(zì)钛白(bái)粉廠(chǎng)的(de)偏钛酸和(hé)市(shì)售的(de)氯化(huà)锶淨化(huà)除雜，使其(qí)純度(dù)达(dá)到(dào)99.8％以(yǐ)上(shàng)。然后将两(liǎng)者(zhě)按一(yī)定配方(fāng)進(jìn)行混合，在(zài)常温(wēn)、激烈攪拌的(de)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)，加入(rù)适量(liàng)的(de)沉淀剂碳酸铵；反(fǎn)應(yìng)1.5～2h。再过(guò)濾、洗滌，除去沉淀物(wù)中(zhōng)夹带(dài)的(de)C1-等雜質(zhì)。将洗淨后的(de)沉淀物(wù)干(gàn)燥、粉碎后，進(jìn)行緞(duàn)燒。緞(duàn)燒温(wēn)度(dù)以(yǐ)不(bù)高(gāo)于(yú)1000℃，煅燒时(shí)間(jiān)不(bù)超过(guò)3h为(wèi)宜。用(yòng)該法(fǎ)制备的(de)钛酸锶純度(dù)大(dà)于(yú)99.5％，粉體(tǐ)的(de)平均粒(lì)徑小于(yú)0.5um。該法(fǎ)原料成(chéng)本(běn)與(yǔ)生(shēng)産能(néng)耗均較低，産品質(zhì)量(liàng)高(gāo)。
(3)草(cǎo)酸沉淀法(fǎ) 先(xiān)将四(sì)氯化(huà)钛、氯化(huà)锶、草(cǎo)酸分(fēn)别配制成(chéng)一(yī)定濃度(dù)的(de)溶液，再将四(sì)氯化(huà)钛溶液和(hé)氯化(huà)锶溶液混合，混合液中(zhōng)Ti與(yǔ)Sr的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比为(wèi)1:0.01～1.02)。然后将混合液緩慢(màn)加入(rù)到(dào)温(wēn)度(dù)为(wèi)60～70℃的(de)草(cǎo)酸溶液中(zhōng)，並(bìng)在(zài)此(cǐ)温(wēn)度(dù)下(xià)反(fǎn)應(yìng)2.5～3h。草(cǎo)酸的(de)用(yòng)量(liàng)略高(gāo)于(yú)锶量(liàng)的(de)2倍（以(yǐ)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)计）。反(fǎn)應(yìng)完成(chéng)后，过(guò)濾、洗滌。需進(jìn)行多(duō)次(cì)洗滌，洗至(zhì)濾液用(yòng)AgNO3溶液檢验(yàn)不(bù)出現(xiàn)渾浊为(wèi)止，表(biǎo)明(míng)沉淀中(zhōng)夹带(dài)的(de)C1-等雜質(zhì)已被(bèi)洗去。然后将过(guò)濾洗滌后的(de)沉淀物(wù)進(jìn)行干(gàn)燥，粉碎后再進(jìn)行緞(duàn)燒，煅燒温(wēn)度(dù)控制在(zài)890～910℃的(de)範圍内，鍛燒时(shí)間(jiān)2.5 h左(zuǒ)右(yòu)，得到(dào)钛酸锶。
说(shuō)明(míng)：①草(cǎo)酸沉淀法(fǎ)生(shēng)産高(gāo)純钛酸锶，使其(qí)锶钛物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比为(wèi)1000，關(guān)鍵技術(shù)之一(yī)是(shì)精确控制四(sì)氯化(huà)钛和(hé)氯化(huà)锶的(de)原料配方(fāng)。但四(sì)氯化(huà)钛易揮發(fà)水(shuǐ)解(jiě)，使得定量(liàng)控制較为(wèi)困難。
②同(tóng)钛酸鋇生(shēng)産方(fāng)法(fǎ)類(lèi)似，也(yě)可(kě)用(yòng)水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)制备钛酸锶。先(xiān)将四(sì)氯化(huà)钛、氯氧化(huà)钛或(huò)者(zhě)硫酸氧钛進(jìn)行水(shuǐ)解(jiě)，得到(dào)水(shuǐ)合二(èr)氧化(huà)钛沉淀，过(guò)濾，洗滌除去C1-或(huò)S042-等雜質(zhì)。然后将其(qí)與(yǔ)水(shuǐ)溶性(xìng)锶盐(yán)或(huò)氫氧化(huà)物(wù)按1：(1～2)的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比混合，在(zài)pH大(dà)于(yú)13的(de)強(qiáng)堿性(xìng)溶液中(zhōng)進(jìn)行反(fǎn)應(yìng)。反(fǎn)應(yìng)温(wēn)度(dù)高(gāo)于(yú)l00℃，反(fǎn)應(yìng)时(shí)間(jiān)8～10h。反(fǎn)應(yìng)生(shēng)成(chéng)物(wù)經(jīng)过(guò)濾、洗滌、干(gàn)燥即得钛酸锶成(chéng)品。用(yòng)該法(fǎ)制得的(de)SrTi03純度(dù)可(kě)达(dá)99.5％以(yǐ)上(shàng)，粉體(tǐ)的(de)平均粒(lì)度(dù)在(zài)0.03um左(zuǒ)右(yòu)。
6．産品标(biāo)準
钛酸锶與(yǔ)钛酸鋇相似，其(qí)産品用(yòng)途是(shì)用(yòng)作(zuò)电子陶瓷材料，制造陶瓷电容器和(hé)PTC热(rè)敏电阻。SrTi03晶界层(céng)陶瓷电容器是(shì)20世紀70年(nián)代(dài)中(zhōng)期發(fà)展起来的(de)一(yī)種(zhǒng)性(xìng)能(néng)優异(yì)的(de)电容器，和(hé)BaTi03晶界层(céng)电容器相比，它具有(yǒu)介电損耗低、温(wēn)度(dù)穩定性(xìng)好(hǎo)、體(tǐ)積小等優點(diǎn)，因(yīn)而(ér)較快(kuài)地(dì)得到(dào)推廣應(yìng)用(yòng)。SrTi03還(huán)可(kě)用(yòng)来制作(zuò)多(duō)功能(néng)傳感(gǎn)器。例如(rú)在(zài)SrTi03中(zhōng)摻入(rù)一(yī)定量(liàng)的(de)BaTi03和(hé)MgCr204，通过(guò)燒結形成(chéng)多(duō)孔結構的(de)SrTi03-BaTi03 -MgCr2O4陶瓷可(kě)制作(zuò)温(wēn)度(dù)湿度(dù)變(biàn)化(huà)的(de)双(shuāng)功能(néng)傳感(gǎn)器。这(zhè)種(zhǒng)陶瓷傳感(gǎn)器通过(guò)測定电阻和(hé)电容两(liǎng)个(gè)电參量(liàng)的(de)變(biàn)化(huà)，可(kě)以(yǐ)獨立地(dì)檢測湿度(dù)和(hé)温(wēn)度(dù)的(de)變(biàn)化(huà)。
钛酸锶也(yě)是(shì)制备低温(wēn)超導體(tǐ)、人(rén)造寶(bǎo)石(dàn)的(de)材料。
