钛酸锶(Strontium titanate)分子式SrTi03,相对分子质量183.502。
1.产品性能
白色结晶粉末,属立方晶型,密度5.11g/cm3,熔点2020℃。它是铁电材料,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Bi203 , Ti02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。
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(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。
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(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+SrC12+2H2C2O4+5H20→SrTiO(C2O4)2·4H20+6 HCl
SrTiO(C2O4)2·4H20→SrTi03+2CO2+4H20+2CO
3.工艺流程
(1)固相法
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(2)液相碳酸盐沉淀法
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(3)草酸沉淀法
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4.技术配方
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5.生产工艺
(1)固相法 将等物质的量的SrCO3和Ti02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C1-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C1-或S042-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。
6.产品标准
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7.产品用途
钛酸锶与钛酸钡相似,其产品用途是用作电子陶瓷材料,制造陶瓷电容器和PTC热敏电阻。SrTi03晶界层陶瓷电容器是20世纪70年代中期发展起来的一种性能优异的电容器,和BaTi03晶界层电容器相比,它具有介电损耗低、温度稳定性好、体积小等优点,因而较快地得到推广应用。SrTi03还可用来制作多功能传感器。例如在SrTi03中掺入一定量的BaTi03和MgCr204,通过烧结形成多孔结构的SrTi03-BaTi03 -MgCr2O4陶瓷可制作温度湿度变化的双功能传感器。这种陶瓷传感器通过测定电阻和电容两个电参量的变化,可以独立地检测湿度和温度的变化。
钛酸锶也是制备低温超导体、人造宝石的材料。