粉体的超临界制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超临界水热化学法制备功能材料粉体领域，具体涉及一种超胞结构直 接发育的纳米级β -Li2TiO3粉体的超临界制备方法。
【背景技术】
[0002] 偏钛酸锂（P-Li2Tio3)作为最具潜力的固态氚增殖剂材料之一，受到广泛关注。 β-Li2TiO3优异的氚释放性能和低活化特点得益于其良好发育的超胞结构及其高度稳定 性。目前，制备纳米级P-Li 2TiO3粉体的方法有固相法、湿化学法等。固相法制得的粉体结 晶性能较差。一般湿化学法需要后期煅烧，制得的粉体超胞发育较差。其他方法也存在会 引入杂质等问题。如，中国专利公告CN103803642A报道了一种纳米八面体状Li 2TiO3的制 备方法。该方法以TiO2粉体与KOH溶液混合、反应，将所得的产物分散于LiOH溶液中得到 白色沉淀，沉淀后经离心干燥、煅烧制得纳米八面体状Li 2TiO3。此方法引入了 K+杂质，且需 后期煅烧制粉，破坏β _1^21103超胞结构且制备周期长、操作较复杂。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种超胞结构直接发育的纳米级0-1^211〇3粉体的超 临界制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的制备方法操作简单，制得的 β _1^21103粉体原子有序化程度高，超胞结构发育良好。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] 一种超胞结构直接发育的纳米级β -Li2Tio^v体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0006] 1)按照Li : Ti的摩尔比为（1. 85~2. 25) : 1称取TiO2粉体和LiOH · H 20粉 体，将二者加入高压容器中，然后向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li+浓度为 0· 1 ~2mol/L ;
[0007] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于375~450°C下充分反应；
[0008] 3)将高压容器置于烘箱中，经干燥得到β -Li2TiO3粉体；
[0009] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0010] 进一步地，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa。
[0011] 进一步地，步骤1)中按照蒸馏水占高压容器容积为20%~80%的体积比向高压 容器中加入蒸馏水。
[0012] 进一步地，步骤2)中的反应时间为5~20h。
[0013] 进一步地，步骤3)中干燥温度为50~80°C，干燥时间为8~12h。
[0014] -种超胞结构直接发育的纳米级β-1^21103粉体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0015] 1)按照Li : Ti的摩尔比为1.90 : 1称取TiO2粉体和LiOH^H2O粉体，将二者 加入高压容器中，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa，然后按照蒸 馏水占高压容器容积为50 %的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li+浓度 为 lmol/L ;
[0016] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于400°C下反应IOh ;
[0017] 3)将高压容器置于烘箱中，经80°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉体；
[0018] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0019] -种超胞结构直接发育的纳米级β _1^21103粉体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0020] 1)按照Li : Ti的摩尔比为2. 15 : 1称取TiO2粉体和LiOH · H2O粉体，将二者 加入高压容器中，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa，然后按照蒸 馏水占高压容器容积为40%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li +浓度 为 0· 5mol/L ;
[0021] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于380°C下反应IOh ;
[0022] 3)将高压容器置于烘箱中，经70°C干燥12h得到β -Li2TiO3粉体；
[0023] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0024] 一种超胞结构直接发育的纳米级β -Li2TiO^v体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0025] 1)按照Li : Ti的摩尔比为1. 85 : 1称取TiO2粉体和LiOH · H 20粉体，将二者 加入高压容器中，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa，然后按照蒸 馏水占高压容器容积为20%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li +浓度 为 2mol/L ;
[0026] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于375°C下反应20h ;
[0027] 3)将高压容器置于烘箱中，经50°C干燥8h得到β -Li2TiO3粉体；
[0028] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0029] 一种超胞结构直接发育的纳米级β -Li2TiO^v体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0030] 1)按照Li : Ti的摩尔比为2. 25 : 1称取TiO2粉体和LiOH · H 20粉体，将二者 加入高压容器中，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa，然后按照蒸 馏水占高压容器容积为80%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li +浓度 为 0· lmol/L ;
[0031] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于450°C下反应5h ;
[0032] 3)将高压容器置于烘箱中，经80°C干燥12h得到β -Li2TiO3粉体；
[0033] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0034] 一种超胞结构直接发育的纳米级β _1^21103粉体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0035] 1)按照Li : Ti的摩尔比为2 : 1称取TiO2粉体和LiOH · H 20粉体，将二者加入 高压容器中，所述的高压容器材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa，然后按照蒸馏水 占高压容器容积为60%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li +浓度为 I. 5mol/L ；
[0036] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于400°C下反应5h ;
[0037] 3)将高压容器置于烘箱中，经60°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉体；
[0038] 4)将步骤3)得到的β -Li2TiO3粉体研磨均匀，即得到纳米级β -Li 2Ti03粉体。
[0039] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0040] 本发明制备的β -Li2Ti03粉体，与已公布的其他制备方法相比，具有特殊的超临 界水热场环境。在此水热状态下，溶剂的扩散系数非常高，密度将大幅度降低，可有效降低 超胞发育过程中原子有序化的活化势皇，特别是促进纯Li层中两种格点位置高活性Li +的 稳定，使得超胞结构直接发育，获得β -Li2TiO3粉体的值达到0. 22~1. 24。此 外，可以通过调控简单参数，如时间、温度及填充比，有效控制粒径分布在纳米级内，且分布 相对较窄。通过本发明方法制备的β -Li2TiO3粉体，粒径较小且分布均匀，本发明制备的 β -Li2TiO^体不需后期高温煅烧，制备周期时间短，易于快速制粉。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明实施例1制得的纳米级β -Li2Tio3粉体的XRD图；
[0042] 图2是本发明实施例5制得的纳米级β -Li2TiO3粉体的FE-SEM扫描图。
【具体实施方式】
[0043] 下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
[0044] -种超胞结构直接发育的纳米级β -Li2TiO^体的超临界制备方法，包括以下步 骤：
[0045] 1)按照Li : Ti的摩尔比为（1. 85~2. 25) : 1称取TiO2粉体和LiOH · H 20粉 体，将二者加入高压容器（材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa)中，然后按照蒸馏水 占高压容器容积为20%~80%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li + 浓度为〇· 1~2mol/L ;
[0046] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于375~450°C下反应5~20h ;
[0047] 3)将高压容器置于烘箱中，经50~80°C干燥8~12h得到β -Li2TiO3粉体；
[0048] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0049] 下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
[0050] 实施例1
[0051] 1)按照Li : Ti的摩尔比为1.90 : 1称取TiO2粉体和LiOH^H2O粉体，将二者 加入高压容器（材料为哈氏合金，压力范围为50~200MPa)中，然后按照蒸馏水占高压容 器容积为50%的体积比向高压容器中加入蒸馏水，混合均匀，并控制Li +浓度为lmol/L ;
[0052] 2)将高压容器置于高温干燥箱中，于400°C下反应IOh ;
[0053] 3)将高压容器置于烘箱中，经80°C干燥IOh得到β -Li2TiO3粉体；
[0054] 4)将步骤3)得到的β-Li2TiO3粉体研磨均勾，即得到纳米级β-Li 2Ti03粉体。
[0055] 图1是本实施例制得的纳米级β -Li2