钛酸锶的产品性能和生产方法

发布日期:2023/1/30 13:03:56

钛酸锶(Strontium titanate）分子式SrTiO3，相对分子质量183.502。

钛酸锶的性状图.jpeg

1.产品性能

白色结晶粉末，属立方晶型，密度5.11g/cm3，是铁电材料，但其居里温度为-250℃，故在使用温度下实际上是顺电相。钛酸锶的介电常数为250，若掺入少量Bi2O3 , TiO2后，其介电常数可提高几倍。钛酸锶可溶于浓盐酸、硝酸和氢氟酸中，但不溶于水和碱溶液中。钛酸锶晶体具有高折射指数，其电性能与钛酸钡相似。

2.生产方法

(1)固相法碳酸锶或硝酸锶与二氧化钛于高温下反应，生成钛酸锶，经球磨、酸洗、干燥得成品。

(2)液相碳酸盐沉淀法偏钛酸溶液与氯化锶溶液混合后，与碳酸铵作用，生成的碳酸锶与偏钛酸共沉淀，经干燥粉碎，碳酸锶与偏钛酸于高温下反应，生成高纯度钛酸锶。

(3)草酸沉淀法四氯化钛、氯化锶和草酸反应，生成草酸氧钛锶沉淀，将沉淀分离、洗涤、干燥后，于900℃下缎烧，得到钛酸锶。

TiCl4＋SrCl2＋2H2C2O4＋5H2O→SrTiO(C2O4)2·4H2O＋6 HCl

SrTiO(C2O4）2·4H2O→SrTiO3＋2CO2＋4H2O＋2CO

3. 生产工艺

(1)固相法将等物质的量的SrCO3和TiO2装入球磨机中，通过球磨进行混合和粉碎。然后将混合均匀的物料置于电炉中进行煅烧，煅烧温度一般控制在1250℃，煅烧2.5～3h。经煅烧制得SrTiO3熔块。熔块再经粉碎后，酸洗除杂、过滤、洗涤。最后将滤饼干燥即得钛酸锶成品。

(2）液相碳酸盐沉淀法将来自钛白粉厂的偏钛酸和市售的氯化锶净化除杂，使其纯度达到99.8％以上。然后将两者按一定配方进行混合，在常温、激烈搅拌的条件下，加入适量的沉淀剂碳酸铵；反应1.5～2h。再过滤、洗涤，除去沉淀物中夹带的Cl-等杂质。将洗净后的沉淀物干燥、粉碎后，进行缎烧。缎烧温度以不高于1000℃，煅烧时间不超过3h为宜。用该法制备的钛酸锶纯度大于99.5％，粉体的平均粒径小于0.5um。该法原料成本与生产能耗均较低，产品质量高。

(3)草酸沉淀法先将四氯化钛、氯化锶、草酸分别配制成一定浓度的溶液，再将四氯化钛溶液和氯化锶溶液混合，混合液中Ti与Sr的物质的量比为1:(0.01～1.02)。然后将混合液缓慢加入到温度为60～70℃的草酸溶液中，并在此温度下反应2.5～3h。草酸的用量略高于锶量的2倍（以物质的量计）。反应完成后，过滤、洗涤。需进行多次洗涤，洗至滤液用AgNO3溶液检验不出现浑浊为止，表明沉淀中夹带的C1-等杂质已被洗去。然后将过滤洗涤后的沉淀物进行干燥，粉碎后再进行缎烧，煅烧温度控制在890～910℃的范围内，锻烧时间2.5 h左右，得到钛酸锶。

说明：①草酸沉淀法生产高纯钛酸锶，使其锶钛物质的量比为1000，关键技术之一是精确控制四氯化钛和氯化锶的原料配方。但四氯化钛易挥发水解，使得定量控制较为困难。

②同钛酸钡生产方法类似，也可用水热法制备钛酸锶。先将四氯化钛、氯氧化钛或者硫酸氧钛进行水解，得到水合二氧化钛沉淀，过滤，洗涤除去Cl-或SO42-等杂质。然后将其与水溶性锶盐或氢氧化物按1：(1～2)的物质的量比混合，在pH大于13的强碱性溶液中进行反应。反应温度高于l00℃，反应时间8～10h。反应生成物经过滤、洗涤、干燥即得钛酸锶成品。用该法制得的SrTi03纯度可达99.5％以上，粉体的平均粒度在0.03um左右。