碳酸锶的制备及应用

【背景及概述】^[1][2]

我国拥有丰富的锶矿资源，特别是天青石矿占全世界总储量的50%以上，且天青石矿是生产工业碳酸锶的主要原料之一。近年来，随着科技的进步，我国工业碳酸锶产业得到了巨大的发展，同时对于高附加值的高纯碳酸锶产品的需求量亦逐年递增。高纯碳酸锶主要用于小型化高品质电子元件如压电陶瓷、MFC 压敏电阻/电容复合元件、PTC电阻和发光材料、高性能磁性材料、超导材料、光学玻璃、等离子电视的生产。特别要提的是，电子元件用高纯碳酸锶，不仅对产品纯度、杂质成分等化学指标有很高的要求，对产品微观形貌、粒度分布等物理指标也有很高的要求，粉体微观形貌为球形或类球形，粒径分布窄，平均粒径小于1 μm。

然而，我国在碳酸锶的深加工技术方面与发达国家仍存在较大差距，对于上述特殊形貌高纯碳酸锶，国内企业几乎不能生产。因此，当前对于高纯碳酸锶的形貌控制研究已成为一大热门。在碳酸锶粒子形貌控制方面，目前通过不同方法和调节反应条件及添加晶型控制剂的方式已合成了球形、针状、纺锤状、片状、哑铃状、橄榄状等多种晶型产品。

【制备】^{[1] [2]}

1、球形碳酸锶制备

制备高纯碳酸锶的方法可分为氯化锶法、硝酸锶法和氢氧化锶法。现有的球形碳酸锶的制备研究都是在这 3 种制备方法的基础上，直接或间接以纯度较高的氯化锶、硝酸锶、重结晶氢氧化锶为原料，同时控制影响晶体生长形貌的各种因素而获得球形碳酸锶。

1. 1 氯化锶法

氯化锶法是以工业碳酸锶为原料，经盐酸溶解、化学除杂等过程获得较高纯度的氯化锶或直接以高纯氯化锶为原料，与碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸钠等反应获得碳酸锶浆料，再经脱水、洗涤、干燥、粉碎获得高纯碳酸锶产品。虽然这种方法直接获得的碳酸锶产品纯度能达到要求，但微观形貌不规则，不能用于高品质电子元件的生产，故有的工作通过高强度机械混合沉淀法、添加形貌剂、超声辅助、后期水热改性等方法制备球形碳酸锶。

1. 2 硝酸锶法

硝酸锶法是以工业碳酸锶为原料，经硝酸溶解、化学除杂等过程获得纯度较高的硝酸锶或直接以高纯硝酸锶为原料，与碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸钠反应获得碳酸锶浆料，经脱水、洗涤、干燥、粉碎获得高纯碳酸锶产品。这种方法获得的碳酸锶产品同样形貌不规则，不能满足电子元件对形貌的要求，因而有研究者通过微乳液法、特殊反应器、添加形貌剂控制等方法制备球形碳酸锶粒子。

1. 3 氢氧化锶法

氢氧化锶法是以工业碳酸锶为原料经酸溶碱析或煅烧水浸、重结晶等过程获得纯度较高的氢氧化锶，或直接以高纯氢氧化锶为原料，与碳酸铵或二氧化碳等反应得碳酸锶浆料，再经脱水、洗涤、干燥、粉碎获得高纯碳酸锶产品。这种方法获得的产品纯度能够满足要求，但形貌不规则，同样不能用于电子元件的生产。故一些研究通过加入形貌控制剂、特殊反应器的方法获得了球形碳酸锶产品。

2、碳酸锶复合物光催化剂制备

2.1 Sr(OH)₂的制备

分别称取一定量的SrCl₂·6H₂O 与 NaOH(摩尔比为1∶2)置于烧杯中，加入适量去离子水，在室温下持续搅拌0.5 h使之混合均匀，待充分反应后，抽滤得到沉淀，并用去离子水清洗数遍以除去未反应的试剂，然后将沉淀放入100℃ 烘箱中，3 h后取出，将所得样品标记为Sr(OH) ₂。

2.2 SrCO₃复合物的制备

将上述实验过程制得的干燥样品Sr(OH) ₂ 放入马弗炉中，分别经500，600，700 和800℃ 煅烧6 h。每次完成煅烧后，待其自然冷却至室温，取出样品，研磨均匀后置于干燥器储存备用，所得粉末样品分别标记为500，600，700 和 800 ℃。

【应用】^[1]

半导体光催化技术因其可利用自然界最为丰富的能源太阳能，而被认为是降解水中污染物的一种很有前景的方法。以SrCl₂为原料，通过沉淀法制得Sr(OH) ₂， 后经高温煅烧得到SrCO₃复合物光催化剂。以亚甲基蓝为目标物，在可见光下考察了SrCO₃复合物的光催化性能。结果表明，在可见光照射150min 后，在500，600，700和800℃下煅烧得到的SrCO₃复合物对亚甲基蓝的降解率分别为 98.7%，96.3%，96.0%和95.2%。

【主要参考资料】

[1]王亚茜,傅敏,吴四维.碳酸锶复合物的可见光催化性能研究[J].功能材料,2016,47(S2):76-80.

[2]邹兴武,段东平,王树轩,祁米香.球形碳酸锶制备研究进展[J].盐湖研究,2015,23(03):63-67.