一种钛铌酸盐的制备方法

文档序号：25182534发布日期：2021-05-25 14:58阅读：281来源：国知局

本发明涉及钛铌酸盐制备技术领域，尤其涉及一种钛铌酸盐的制备方法。

背景技术：

tio2和nb2o5作为半导体材料，其禁带宽度分别为3.2ev和3.4ev，只能吸收紫外光，能量利用率低。然而，由他们(以tio2和nb2o5为组成单元、通过共边或共角方式连接)形成的钛铌酸盐化合物，具有离子交换能力和可溶胀性，其组成、结构和阳离子等可调，而层板的基本结构不会被破坏。以通过离子交换、有机物插层及剥离重组等方法对其改性，获得的新型功能性材料可以应用于催化剂、电极修饰、能源转化和光致发光等相关领域，为构建复合材料提供了巨大的潜在应用，可以应用于催化剂、电极修饰、能源转化和光致发光等相关领域。

迄今为止，该类材料主要通过传统的高温固相法制备，该方法生成的颗粒较大，成本高，物相不纯。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钛铌酸盐的制备方法。所述制备方法成本低，制备得到的钛铌酸盐粒径小且为纯相kti3nbo9。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种kti3nbo9的制备方法，包括以下步骤：

将所述草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾混合后，进行水热反应，得到kti3nbo9前驱体；所述草酸铌溶液中的草酸铌、硫酸氧钛溶液中的硫酸氧钛和氢氧化钾的摩尔比为0.003：0.01：0.05；

将所述kti3nbo9前驱体进行焙烧，得到所述kti3nbo9。

优选的，所述水热反应的温度为180℃，时间为8～24h。

优选的，所述焙烧的温度为900～1100℃，时间为1～3h。

优选的，升温至所述焙烧的温度的升温速率为4.5～5.5k/min。

优选的，所述草酸铌溶液的浓度为0.1～0.2mol/l。

优选的，所述草酸铌溶液的制备方法为：在搅拌的条件下，将草酸铌溶解于水中。

优选的，所述硫酸氧钛溶液的浓度为0.2～0.6mol/l。

优选的，所述硫酸氧钛溶液的制备方法为：在加热和搅拌的条件下，将硫酸氧钛溶解于水中。

本发明提供了一种kti3nbo9的制备方法，包括以下步骤：将所述草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾混合后，进行水热反应，得到kti3nbo9前驱体；所述草酸铌溶液中的草酸铌、硫酸氧钛溶液中的硫酸氧钛和氢氧化钾的摩尔比为0.003：0.01：0.05；将所述kti3nbo9前驱体进行焙烧，得到所述kti3nbo9。本发明利用草酸铌和硫酸氧钛的水溶性，使其分别作为铌源和钛源，并以溶液的形式能够保证将其充分混合均匀，进而提高产物产率；同时，该方法工艺简单，生产成本低，简单易行，重现性好，便于操作和工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备得到的kti3nbo9和对比例1～3制备得到的钛铌酸钾盐的xrd图；

图2为对比例4和5制备得到的钛铌酸钾盐的xrd图；

图3为实施例1～3制备得到的kti3nbo9和对比例6～8制备得到的钛铌酸钾盐的xrd图；

图4为实施例1和4制备得到的kti3nbo9和对比例9～10制备得到的钛铌酸钾盐的xrd图；

图5为实施例1、5和6制备得到的kti3nbo9和对比例11制备得到的固体产物的xrd图。

具体实施方式

本发明提供了一种kti3nbo9的制备方法，包括以下步骤：

将所述草酸铌(nb(hc2o4)5)溶液、硫酸氧钛(tioso4)溶液和氢氧化钾混合后，进行水热反应，得到kti3nbo9前驱体；所述草酸铌溶液中的草酸铌、硫酸氧钛溶液中的硫酸氧钛和氢氧化钾的摩尔比为0.003：0.0045：0.05；

将所述kti3nbo9前驱体进行焙烧，得到所述kti3nbo9。

在本发明中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。

本发明将所述草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾混合后，进行水热反应，得到kti3nbo9前驱体；所述草酸铌溶液中的草酸铌、硫酸氧钛溶液中的硫酸氧钛和氢氧化钾的摩尔比为0.003：0.01：0.05。

在本发明中，所述草酸铌溶液的浓度优选为0.1～0.2mol/l，更优选为0.15mol/l。在本发明中，所述草酸铌溶液优选通过制备得到。所述草酸铌溶液的制备方法优选为：在搅拌的条件下，将草酸铌溶解于水中。在本发明中，所述水优选为去离子水中；本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的速率进行即可。本发明对所述搅拌的时间没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的时间并能够保证将所述草酸铌完全溶解于水中即可。在本发明的实施例中，所述搅拌的时间为30min。

在本发明中，所述硫酸氧钛溶液的浓度优选为0.2～0.6mol/l，更优选为0.3～0.55mol/l。在本发明中，所述硫酸氧钛溶液优选通过制备得到。所述硫酸氧钛溶液的制备方法优选为：在加热和搅拌的条件下，将硫酸氧钛溶解于水中。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述加热的温度优选为55～65℃，更优选为60℃；所述加热的方式优选为恒温水浴。本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的速率进行即可；本发明对所述搅拌的时间没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的时间并能够保证将所述硫酸氧钛完全溶解于水中即可。在本发明的实施例中，所述搅拌的时间为10min。在本发明中，当所述硫酸氧钛完全溶解于水中后，本发明还优选包括冷却；本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并冷却至室温即可。

在本发明中，所述草酸铌溶液中的草酸铌、硫酸氧钛溶液中的硫酸氧钛和氢氧化钾的摩尔比为0.003：0.01：0.05。

在本发明中，所述草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾混合后得到的混合液中氢氧化钾的浓度优选为(0.8～1.2)mol/l，更优选为1.0mol/l。在本发明中，当将草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾混合后得到的混合液中的氢氧化钾的浓度不在上述范围内时，优选通过添加去离子水进行调节。在本发明中，所述草酸铌溶液、硫酸氧钛溶液和氢氧化钾的混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的速率即可；本发明对所述搅拌的时间也没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的时间并能够保证混合均匀即可。在本发明的实施例中，所述搅拌的时间为1h。

在本发明中，所述水热反应的温度优选为180℃，时间优选为8～24h，更优选为8～12h。在本发明中，所述水热反应优选在不锈钢反应釜中进行。

所述水热反应完成后，本发明还优选包括依次进行的冷却、洗涤和干燥；本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述洗涤优选为采用去离子水进行洗涤，本发明对所述洗涤的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程洗涤至中性即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为80℃，本发明对所述干燥的时间没有任何特殊的限定，能够保证完全干燥即可。

得到kti3nbo9前驱体后，本发明将所述kti3nbo9前驱体进行焙烧，得到所述kti3nbo9。在本发明中，所述焙烧的温度优选为900～1100℃，更优选为950～1050℃；时间优选为1～3h，更优选为1～2h。在本发明中，升温至所述焙烧的温度的升温速率优选为4.5～5.5k/min，更优选为5k/min。

所述焙烧完成后，本发明还优选包括冷却，本发明对所述冷却没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。

下面结合实施例对本发明提供的kti3nbo9的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1