Способ синтеза порошков твердых растворов basrtio3

Изобретение может быть использовано при изготовлении пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий. Для получения порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 порошки карбоната бария BaCO3, карбоната стронция SrCO3 и диоксида титана TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей. Затем полученную смесь прогревают. Прогрев смеси порошков осуществляют в последовательном режиме: 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С. Изобретение позволяет исключить операции высокотемпературного прогрева, прессования и размола при получении порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3, повысить выход продукта. 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области химии получения материалов, применяемых в различных отраслях техники. Предложен способ синтеза твердых растворов в порошкообразном состоянии, в котором рассчитывают концентрацию, смешивают и прогревают исходные порошки сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора. Способ может быть использован для получения порошков с высоким выходом основной фазы. Изобретение позволяет осуществить синтез твердых растворов в порошкообразном состоянии в оптимальных условиях.

Синтез порошков в отличие от синтеза керамик имеет два отличительных признака, затрудняющих получение высокого выхода основной фазы. Для уменьшения расстояния между зернами смесей порошков при синтезе керамических соединений осуществляют горячее прессование. Одновременное влияние температуры и высокого давления приводит к механическому сближению зерен порошков и диффузии их атомов. Температура синтеза для получения керамик титаната бария с частично замещенными катионами, например, соединения BaSrTiO3 или BaTiZrO3, составляет порядка 1340-1400°С [1, 2]. Оба фактора способствуют достижению высокого выхода основной фазы керамик.

При синтезе порошков такая технология неприемлема, так как в итоге получается керамическое соединение. Полученную керамику принципиально можно раздробить, размолоть для получения порошков того же соединения. Но такой способ требует больших затрат энергии и большого числа технологических операций. Кроме того, получаемые порошки обладают существенным недостатком - наличием большого числа дислокаций, кластеров и точечных дефектов, образованных механических воздействием при раздроблении и размоле. Это понижает их стойкость к действию ультрафиолетового излучения солнца и заряженных частиц при использовании в качестве пигментов для красок и покрытий.

В предлагаемом изобретении для получения порошков твердых растворов исключаются операции высокотемпературного прогрева до 1340-1400°C, прессования и размола керамики. Увеличение выхода основной фазы достигается применением технологии двойного последовательного прогрева. Выход основной фазы достигает 99 мас.% от теоретического. При этом существенно уменьшается температура прогрева T1, T2<1340-1400°C, время прогрева (t1, t2≤2 час, t1+t2≤4 час) и исключаются операции прессования, раздробления и размола порошков, т.е. сокращаются энергетические и людские затраты, что приводит к снижению себестоимости получения порошков. В описанных ниже примерах 1-4 приводятся данные рентгенофазового анализа результатов синтеза порошков соединений Ba(1-x)SrxTiO3 из смесей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2, полученных при различной концентрации.

Наиболее примечательной областью применения такого способа является получение порошков для изготовления покрытий различного назначения, в частности, для интеллектуальных покрытий на основе титанатов бария с частично замешенными катионами бария или титана, обладающими фазовыми переходами в зависимости излучательной способности от температуры и способностью регулировать температуру объектов, на которые они нанесены, и излучаемые тепловые потоки при изменении внешних условий температуры окружающего пространства, действия излучений и др.

Известен способ высокотемпературного синтеза порошков Ва(1-x)SrxTiO3, в котором смешивали необходимое количество весовых частей ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей в течение 2 час при температуре 800÷1250°C до получения твердого раствора [3]. При х=0,2 концентрация тетрагональной (Ст) и кубической (Ск) фаз соединения BaTi1-xSixO3 повышается с увеличением температуры прогрева. Максимальное суммарное значение обеих фаз составляет 63,5 мас.% (см. Таблица).

Таблица
Зависимость концентрации тетрагональной (Ст) и кубической (Ск) фаз соединения BaTi0.8Sr0.2O3 от температуры прогрева смесей порошков BaCO3+SrCO3+TiO2.
T, °C 800 850 900 950 1000 1050 1100 1200 1250
Ст 44,8 29,3 34,6 38,2 49,9 41,1 45,6 49,4 61,4
СТк 44,8 29,3 48,0 48,0 63,5 57,3 45,6 49,4 61,4

Таким образом, повышение температуры синтеза от 800°С до 1250°С не приводит к существенным изменениям в образовании фазы Ba0,8.Sr0,2TiO3. Суммарная концентрация тетрагональной и кубической фаз увеличивается от 44,8 до 61,4 мас.% при повышении температуры прогрева от 800 до 1250°С.

Указанный выше способ выбираем за прототип.

Техническим результатом изобретения является увеличение процентного содержания твердого раствора Ba(1-x)SrxTiO3 в виде порошков. Для достижения указанного результата прогрев исходной смеси порошков осуществляют последовательно в двух режимах: сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С (2 часа при 800°С, затем 2 часа при 1200°С). В отличие от прототипа процентное содержание твердого раствора Ba(1-x)SrxTiO3 существенно увеличивается.

Рассмотрим изобретение на конкретных примерах.

Пример 1. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,05) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ba0.95Sr0.05TiO3.

Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ba0.95Sr0.05TiO3

Пример 2. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,1) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.9Sr0.1TiO3.

Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ва0.9Sr0.1TiO3

Пример 3. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,15) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков BaCO3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.85Sr0.15TiO3.

Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ва0.85Sr0.15TiO3

Пример 4. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,2) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.80Sr0.2TiO3.

Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 98,5 мас.% соединения Ва0.8Sr0.2TiO3.

Таким образом, экспериментальные исследования показывают, что использования технологии последовательного прогрева в режиме 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С смесей порошков BaCO3+SrCO3+TiO2 при всех значениях концентрации замещающего элемента стронция от 5 до 20 мас.% содержание твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 в порошкообразном состоянии достигает 98,5÷99 мас.%. Эти величины существенно превышают выход основной фазы порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 при одинарном прогреве в диапазоне температур от 800 до 1250°С.

Использованные источники

1. Сабури О. Полупроводники на основе титаната бария. - М.: «Энергоиздат». 1982. 301 с.

2. Seung Y.S., Bout S.K., Se H.O., Duck K.C. Hleclronical properties of (Ba, Sr)TiO3 on (Sr, Ca)RuO3 electrode // J. Mater. Sci., 1999. V.34. P.6115-6119.

3. Михайлов М.М., Соколовский А.Н. Влияние температуры синтеза на концентрацию и спектры диффузного отражения образующихся соединений Ba1-xSrxTiO3. Физика и химия обработки материалов. 2008, №4, с.18-25.

Способ синтеза порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3, заключающийся в том, что порошки BaCO3, SrCO3 и TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей, а затем прогревают полученную смесь, отличающийся тем, что прогрев смеси порошков осуществляют в последовательном режиме: 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано в химической, лакокрасочной, пищевой, фармацевтической промышленности, в производстве бумаги. Способ классификации минерального вещества включает классификацию в газообразной среде по меньшей мере одного минерального вещества, включающего доломит, или тальк, или диоксид титана, или оксид алюминия, или каолин, или карбонат кальция, или их смеси в присутствии по меньшей мере одной добавки, способствующей классификации.

Изобретение относится к пигменту для светоотражающих покрытий. Пигмент содержит смесь частиц диоксида титана микронных размеров с наночастицами диоксида циркония.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения частиц диоксида титана при взаимодействии тетрахлорида титана с кислородсодержащим газом в трубчатом реакторе на первую стадию подают жидкий TiCl4 в предварительно нагретый поток газа, содержащий кислород.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Представлена дисперсия частиц оксида титана со структурой рутила, в которой частицы оксида титана со структурой рутила имеют D50 в интервале от 1 до 15 нм и D90 40 нм или менее в распределении частиц по размеру при его определении методом динамического рассеяния света; удельную поверхность в интервале от 120 до 180 м2/г при определении методом по БЭТ; и степень потери массы 5% или менее при ее определении нагреванием частиц оксида титана со структурой рутила от 105°C до 900°C.

Изобретение может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности. Окрашенная композиция содержит состоящий из частиц материал, рассеивающий излучение в ближней инфракрасной области, и одно или более цветное окрашивающее вещество.

Изобретение может быть использовано для получения диоксида титана с высокой дисперсностью, применяемого в качестве фотокатализатора для процессов фотокаталитической очистки воды и воздуха, а также в качестве адсорбента, пигмента или носителя активного компонента для приготовления катализаторов.

Изобретение относится к способу покрытия поверхностей твердых неорганических частиц в водных суспензиях, в частности к покрытию диоксида титана пленкой диоксида кремния (SiQ 2).
Изобретение относится к пигменту на основе диоксида титана с высокой непрозрачностью, а также - к способу его получения и применения для изготовления декоративной бумаги или декоративной фольги.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. В качестве добавки в водную суспензию, имеющую рН между 8,5 и 11, для повышения рН этой суспензии на по меньшей мере 0,3 единицы рН используют 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП).

Изобретение относится к композиции для бета-зародышеобразования полипропилена и способу ее получения. Композиция представляет собой частицы природной минеральной твердой подложки, поверхность которых имеет соль дикарбоновой кислоты, где дикарбоновая кислота содержит от 7 до 10 атомов углерода, и диспергирующий и/или измельчающий агент.

Изобретение может быть использовано в производстве строительных и отделочных материалов, изделий из пластмасс, в частности из поливинилхлорида и полимерной глины.

Изобретение может быть использовано в производстве консервационных смазок. Для получения антикоррозионного пигмента проводят термообработку при 900°С в течение 1 часа смеси суспензий шламов электрохимической очистки сточных вод гальванического производства и содержащего гидроксид кальция отхода ванн нейтрализации машиностроительных производств.

Настоящее изобретение относится к технической области получения обработанных продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, применению их в материалах пластиков, в материалах пленки, а также для ароматизирующих изделий.

Изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного продукта минерального наполнителя, который может найти применение для пластиков, в частности для дышащих пленок или пленок экструзионных покрытий на основе полипропилена или полиэтилена.

Изобретение относится к технологической области водных суспензионных материалов, содержащих карбонат кальция, и добавок для них. Применение 2-((1-метилпропил)амино)этанола в качестве добавки к водной суспензии, содержащей от 25 до 62 объемных % по меньшей мере одного материала, содержащего карбонат кальция, для увеличения значения рН суспензии.
Изобретение может быть использовано в химической, лакокрасочной, пищевой, фармацевтической промышленности, в производстве бумаги. Способ классификации минерального вещества включает классификацию в газообразной среде по меньшей мере одного минерального вещества, включающего доломит, или тальк, или диоксид титана, или оксид алюминия, или каолин, или карбонат кальция, или их смеси в присутствии по меньшей мере одной добавки, способствующей классификации.
Изобретение может быть использовано в производстве красок и бумаги. В качестве добавки к водной суспензии, по меньшей мере, одного материала, содержащего карбонат кальция, применяют 2-аминоэтанол в количестве от 500 до 15000 мг, предпочтительно, от 1000 до 5000 мг, и, более предпочтительно, 1300-2000 мг, на 1 л водной фазы указанной суспензии.

Настоящее изобретение относится к области обработки термопластичных полимеров, в частности к способу приготовления уплотненного материала, пригодного для применения в термопластичных полимерах без стадии компаундирования, а также к уплотненному материалу, полученному этим способом, и к его применению в термопластичных полимерах.

Изобретение относится к получению сырья для производства керамических изделий с положительным температурным коэффициентом электрического сопротивления (ПТК-керамики) методом инжекционного формования.

Изобретение может быть использовано при изготовлении пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий. Для получения порошков твердых растворов BaSrxTiO3 порошки карбоната бария BaCO3, карбоната стронция SrCO3 и диоксида титана TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей. Затем полученную смесь прогревают. Прогрев смеси порошков осуществляют в последовательном режиме: 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С. Изобретение позволяет исключить операции высокотемпературного прогрева, прессования и размола при получении порошков твердых растворов BaSrxTiO3, повысить выход продукта. 1 табл., 4 пр.

Наверх