1633-05-2 / 碳酸鍶的制備及應(yīng)用

【背景及概述】^[1][2]

我國擁有豐富的鍶礦資源，特別是天青石礦占全世界總儲量的50%以上，且天青石礦是生產(chǎn)工業(yè)碳酸鍶的主要原料之一。近年來，隨著科技的進步，我國工業(yè)碳酸鍶產(chǎn)業(yè)得到了巨大的發(fā)展，同時對于高附加值的高純碳酸鍶產(chǎn)品的需求量亦逐年遞增。高純碳酸鍶主要用于小型化高品質(zhì)電子元件如壓電陶瓷、MFC 壓敏電阻/電容復(fù)合元件、PTC電阻和發(fā)光材料、高性能磁性材料、超導(dǎo)材料、光學(xué)玻璃、等離子電視的生產(chǎn)。特別要提的是，電子元件用高純碳酸鍶，不僅對產(chǎn)品純度、雜質(zhì)成分等化學(xué)指標有很高的要求，對產(chǎn)品微觀形貌、粒度分布等物理指標也有很高的要求，粉體微觀形貌為球形或類球形，粒徑分布窄，平均粒徑小于1 μm。

然而，我國在碳酸鍶的深加工技術(shù)方面與發(fā)達國家仍存在較大差距，對于上述特殊形貌高純碳酸鍶，國內(nèi)企業(yè)幾乎不能生產(chǎn)。因此，當前對于高純碳酸鍶的形貌控制研究已成為一大熱門。在碳酸鍶粒子形貌控制方面，目前通過不同方法和調(diào)節(jié)反應(yīng)條件及添加晶型控制劑的方式已合成了球形、針狀、紡錘狀、片狀、啞鈴狀、橄欖狀等多種晶型產(chǎn)品。

【制備】^{[1] [2]}

1、球形碳酸鍶制備

制備高純碳酸鍶的方法可分為氯化鍶法、硝酸鍶法和氫氧化鍶法。現(xiàn)有的球形碳酸鍶的制備研究都是在這 3 種制備方法的基礎(chǔ)上，直接或間接以純度較高的氯化鍶、硝酸鍶、重結(jié)晶氫氧化鍶為原料，同時控制影響晶體生長形貌的各種因素而獲得球形碳酸鍶。

1. 1 氯化鍶法

氯化鍶法是以工業(yè)碳酸鍶為原料，經(jīng)鹽酸溶解、化學(xué)除雜等過程獲得較高純度的氯化鍶或直接以高純氯化鍶為原料，與碳酸氫銨、碳酸銨或碳酸鈉等反應(yīng)獲得碳酸鍶漿料，再經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲得高純碳酸鍶產(chǎn)品。雖然這種方法直接獲得的碳酸鍶產(chǎn)品純度能達到要求，但微觀形貌不規(guī)則，不能用于高品質(zhì)電子元件的生產(chǎn)，故有的工作通過高強度機械混合沉淀法、添加形貌劑、超聲輔助、后期水熱改性等方法制備球形碳酸鍶。

1. 2 硝酸鍶法

硝酸鍶法是以工業(yè)碳酸鍶為原料，經(jīng)硝酸溶解、化學(xué)除雜等過程獲得純度較高的硝酸鍶或直接以高純硝酸鍶為原料，與碳酸氫銨、碳酸銨或碳酸鈉反應(yīng)獲得碳酸鍶漿料，經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲得高純碳酸鍶產(chǎn)品。這種方法獲得的碳酸鍶產(chǎn)品同樣形貌不規(guī)則，不能滿足電子元件對形貌的要求，因而有研究者通過微乳液法、特殊反應(yīng)器、添加形貌劑控制等方法制備球形碳酸鍶粒子。

1. 3 氫氧化鍶法

氫氧化鍶法是以工業(yè)碳酸鍶為原料經(jīng)酸溶堿析或煅燒水浸、重結(jié)晶等過程獲得純度較高的氫氧化鍶，或直接以高純氫氧化鍶為原料，與碳酸銨或二氧化碳等反應(yīng)得碳酸鍶漿料，再經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲得高純碳酸鍶產(chǎn)品。這種方法獲得的產(chǎn)品純度能夠滿足要求，但形貌不規(guī)則，同樣不能用于電子元件的生產(chǎn)。故一些研究通過加入形貌控制劑、特殊反應(yīng)器的方法獲得了球形碳酸鍶產(chǎn)品。

2、碳酸鍶復(fù)合物光催化劑制備

2.1 Sr(OH)₂的制備

分別稱取一定量的SrCl₂·6H₂O 與 NaOH(摩爾比為1∶2)置于燒杯中，加入適量去離子水，在室溫下持續(xù)攪拌0.5 h使之混合均勻，待充分反應(yīng)后，抽濾得到沉淀，并用去離子水清洗數(shù)遍以除去未反應(yīng)的試劑，然后將沉淀放入100℃ 烘箱中，3 h后取出，將所得樣品標記為Sr(OH) ₂。

2.2 SrCO₃復(fù)合物的制備

將上述實驗過程制得的干燥樣品Sr(OH) ₂ 放入馬弗爐中，分別經(jīng)500，600，700 和800℃ 煅燒6 h。每次完成煅燒后，待其自然冷卻至室溫，取出樣品，研磨均勻后置于干燥器儲存?zhèn)溆茫梅勰悠贩謩e標記為500，600，700 和 800 ℃。

【應(yīng)用】^[1]

半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其可利用自然界最為豐富的能源太陽能，而被認為是降解水中污染物的一種很有前景的方法。以SrCl₂為原料，通過沉淀法制得Sr(OH) ₂， 后經(jīng)高溫煅燒得到SrCO₃復(fù)合物光催化劑。以亞甲基藍為目標物，在可見光下考察了SrCO₃復(fù)合物的光催化性能。結(jié)果表明，在可見光照射150min 后，在500，600，700和800℃下煅燒得到的SrCO₃復(fù)合物對亞甲基藍的降解率分別為 98.7%，96.3%，96.0%和95.2%。

【主要參考資料】

[1]王亞茜,傅敏,吳四維.碳酸鍶復(fù)合物的可見光催化性能研究[J].功能材料,2016,47(S2):76-80.

[2]鄒興武,段東平,王樹軒,祁米香.球形碳酸鍶制備研究進展[J].鹽湖研究,2015,23(03):63-67.