1、,时间对钛酸钙粒径的影响指导老师：薛玫学生姓名：乔飞飞学 号：20110706126专业年级：化学2011级日 期：2015年5月31号,时间对钛酸钙粒径的影响,目录： 一、综述 1、钛酸盐纳米材料的发展背景 2、钛酸盐的制备方法 3、选题依据及内容 二、实验部分 1、试剂与仪器 2、实验原理 3、实验过程 三、结果与表征 四、参考文献 五、致谢,时间对钛酸钙粒径的影响,一、综述 1、发展背景 钛酸盐纳米材料因为具有好的介电性能、光电化学性能，在光学、电子、能源、催化和环保等领域得到了人们的重视，有着广阔的应用前景。根据目前已经报道的文献来看，对钛酸锶钡的研究比较多，但是合成钛酸锶钡需要昂贵的
2、和有毒的锶盐和钡盐，成本较高，因此并没有得到大规模的使用。作为钛酸盐纳米材料的主要成员之一，目前钛酸钙纳米粉体的合成方法还不是很多。与钛酸锶钡相比，钙元素分布更广、含量更高，合成成本低，更易于大规模制备。对钛酸钙颗粒的尺寸和形貌进行调控合成，能够在发光性能和陶瓷等方面起到重要作用。,时间对钛酸钙粒径的影响,2、制备方法 目前根据已经报道的合成钛酸盐纳米材料 的方法，按照不同的反应体系可以把这些方法 分为两类：固相法和液相法。,时间对钛酸钙粒径的影响,水热法 水热法的原理是高温高压的水热环境可以使反应初期的前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，微粒自身在水热介质中得到溶解，然后以离子或离子团形式进
3、入溶液，并进一步成核结晶、形成所需晶粒8。水热合成法是指以水溶液为反应介质，在密闭容器中对反应容器加热，提供一个高温、高压的反应环境，从而使难溶或不溶的物质溶解并且重结晶制备粉体的方法。,时间对钛酸钙粒径的影响,水热法的优点是可以控制水热环境，如温度、原料配比、酸碱度和添加剂的含量等，所以能得到不同形貌、尺寸和组成的产物，生成的颗粒团聚小，粒径小并且均匀，结晶性好，分散性好，操作简单，并且不需用高温焙烧。但是水热法合成一般需要比较高的温度和压力，对实验设备的要求较高，不适用于大规模制备纳米粉体。,时间对钛酸钙粒径的影响,3、选题依据及内容 钛酸盐纳米材料因为独特的性能在生活中越来越受到人们的欢
4、迎，但是到目前为止，对钛酸锶钡的研究比较多，而对钛酸钙的研究几乎没有，所以对钛酸钙纳米材料制备方法的研究是一个重点也是一个难点，更是一个热点。每一种方法都有它的优点，也有它的缺点，因此根据反应机理选择一种合适的制备方法是首先需要解决的问题；其次是原料的选择问题；另外是纯度问题、环境污染问题等等，都是需要研究的问题。 本文以硝酸钙(Ca(NO3)2)、四氯化钛(TiCl4)和氢氧化钠为原料，以水热法为实验方法，于180在反应釜中反应一定时间，得到钛酸钙纳米粉体。通过对产物进行粒度分析表征，分析与讨论对钛酸钙粒径的影响较大的反应时间。,时间对钛酸钙粒径的影响,二、实验部分 1、试剂与仪器 试剂：无
5、水硝酸钙Ca(NO3)2，广州化学试剂厂；NaOH(AR)；HCl(AR)；乙二醇(AR)，广州化学试剂厂；TiCl4，天津市化学试剂厂；无水乙醇(AR)，天津市化学试剂厂；丙三醇(AR)，天津市化学试剂厂；焦磷酸钠；甲酸(AR)。 仪器： 50 mL 高压反应釜；DGG-9023A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海实验仪器厂有限公司；Zetasizer Nano Zs 粒度分析仪，丹东市恒宇仪器有限公司生产;移液枪(2001000uL)，京君龙实验仪器（北京）有限公司）；真空泵，郑州长城科工贸有限公司；分析天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；磁力搅拌器，金坛市华峰仪器有限公司；KQ-100DE
6、型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。,时间对钛酸钙粒径的影响,2、实验原理1. Ca（NO3）2溶于水后，发生电离，电离方程式为： Ca(NO3)2 Ca2+ + 2NO3-2.TiCl4溶液与HCl溶液混合后，形成TiCl4-HCl混合液，发生如下反应： TiCl4 + H2O Ti(OH)3+ + HCl + 3Cl- TiCl4 + 2H2O Ti(OH)22+ + 2HCl + 2Cl- TiCl4 + 3H2O Ti(OH)3 + + 3HCl + Cl-,时间对钛酸钙粒径的影响,3、在TiCl4-HCl混合液中加入一定浓度的NaOH溶液后发生如下反应： Ti(OH) 3+
7、+ 5OH- Ti(OH)62- Ti(OH)2 2+ + 4OH- Ti(OH)62- Ti(OH)3 + + 3OH- Ti(OH)62- 4、上述反应的Ti(OH)62-继续吸附Ca2+形成CaTiO3粉体： Ti(OH)62- + Ca2+ CaTiO3 + 2 H2O,时间对钛酸钙粒径的影响,3、实验过程 （1）溶液的配制： A.0.5moL/L Ca(NO3)2溶液的配制：称取11.8075g无水硝酸钙于烧杯中，加入适量蒸馏水，搅拌至完全溶解后转移到100mL容量瓶中，定容。 B.0.5moL/L TiCl4-HCl混合液的配制：把95.5mLHNO3溶液和4.5mLTiCl4溶液
8、加到锥形瓶中，边震荡边滴加，搅拌大约10min至溶液变为澄清。 C.0.5moL/L NaOH溶液的配制：称取4.9973g氢氧化钠于烧杯中，加入适量蒸馏水，搅拌至溶解，转移到250mL容量瓶中，定容。,时间对钛酸钙粒径的影响,（2） 一步法制备CaTiO3： A.用移液枪分别移取2mL Ca(NO3)2溶液和2mLTiCl4HCl混合液到反应釜中，再加入30mL上述配好的NaOH溶液，磁力搅拌10min，放入反应釜中，设置恒温箱的温度为180，密闭反应一定时间，并记录放入时间和取出时间。 B.反应4小时后取出，冷却至室温，将产物抽滤、洗涤，并在65干燥67小时，就得到了CaTiO3粉末。 洗
9、涤过程如下： a、用浓度比为1:10的甲酸洗涤产品5次，每次用量5mL。 b、用乙醇洗涤产品5次，每次用量5mL。 c、用蒸馏水洗涤产品若干次。 C.重复上述步骤，通过改变反应时间得到不同形貌的CaTiO3粉体，不同反应时间分别为：6h、8h、10h、12h、24h、36h、48h、72h。,时间对钛酸钙粒径的影响,三、结果与表征 生活中许多方面比如材料、化工、能源、电子、冶金、医药及环保等很多领域都与材料的粒度分析30有很大关联。与传统的沉降法和重力沉积作用法相比，粒度分析法具有精度高、快速、操作简单和人为因素造成的误差小等优点31，但是因为测试样品的质量比较小，所以不具有代表性。不过从总体
10、来看，这种方法还是很不错的，因此得到了许多研究人员的认可。,时间对钛酸钙粒径的影响,2、样品测试（1）先用蒸馏水进行测试，作对照实验，消除水对测试结果的影响。 （2）换用样品进行测试，当显示浓度在范围内时才可得出结果；如显示不在浓度范围内，可加水或加样品调节样品浓度处于1550之间。 （3）重复上述步骤，分别对4h、6h、8h、10h、12h、24h、36h、48h、72h的产物进行粒度分析测试。,时间对钛酸钙粒径的影响,1、在进行测试之前，以下步骤是需要提前完成的：（1）一钥匙量的焦磷酸钠加入到盛有200mL蒸馏水的烧杯中，搅拌10min至溶解，得到了所需的分散剂。 （2）取少量样品，研磨，
11、加到盛有50mL的分散剂中，进行超声震荡5min至样品完全溶解，使样品分散开来，测试结果更准确。 （3）确保比色皿是干净的，如不干净，可用无水乙醇或者蒸馏水洗。,时间对钛酸钙粒径的影响,3、结果与讨论将粒度分析测试结果的中位径、均匀性和跨度图中表示出来，如表2-1:,时间对钛酸钙粒径的影响,中位径D50表示累计小于某个数值的粒径占到50%，中位径越大，颗粒的均匀性越好，CaTiO3纳米粒子的分散性越好。从表2-1可以看到，反应时间为4h、6h、12h、24h和48h时，CaTiO3纳米粒子的粒径较大，但是6h的粒子均匀性较好。综合考虑粒径大小和均匀性，可得6h为较佳反应时间。,时间对钛酸钙粒径的影响,谢谢各位老师的指导！,
