專利名稱：β－鋰霞石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種霞石的制備方法。
背景技術(shù)：
β-鋰霞石是少數(shù)具有較大負(fù)膨脹系數(shù)的物質(zhì)，在短波紫外線照射下會(huì)發(fā)出鮮艷的洋紅色熒光，具有一維超離子導(dǎo)電性、對(duì)空氣濕度的敏感性、極好的熱穩(wěn)定性和抗熱震性，因此大量用于制造飛機(jī)高精密部件、金屬基復(fù)合材料、濕度傳感器敏感材料、鋰離子電池固體電解質(zhì)等等。因?yàn)樽匀唤缰械摩?鋰霞石礦藏?cái)?shù)量少，產(chǎn)量低；所以需要人工合成的方法來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。但現(xiàn)有的人工合成法存在諸多缺陷，如固態(tài)反應(yīng)法制得的β-鋰霞石化學(xué)均勻性差，副產(chǎn)物多，反應(yīng)溫度高，能耗大；溶膠-凝膠法以金屬醇鹽為前驅(qū)體、成本高，操作復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)且不易控制水解速度，導(dǎo)致大量副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有β-鋰霞石制備方法制備的β-鋰霞石化學(xué)均勻性差，副產(chǎn)物多，純度低，反應(yīng)溫度高，能耗大，成本高，操作復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)的缺陷，而提供的一種β-鋰霞石的制備方法。β-鋰霞石按以下步驟進(jìn)行制備(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于有機(jī)酸溶液；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁放入步驟二的溶液中，混均，制成膠狀物；(四)干燥膠狀物以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1050～1400℃的條件下灼燒1～6h，即得到β-鋰霞石。
本發(fā)明原料成本低于溶膠-凝膠法成本的1/6；用時(shí)短，節(jié)約時(shí)間60％以上；制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊設(shè)備，便于大規(guī)模生產(chǎn)；副產(chǎn)物少、純度高可達(dá)90％以上；污染小，不產(chǎn)生二氧化氮、氨氣等有毒氣體；能耗少，節(jié)約能源70％以上。


圖1是實(shí)施方式十七制得的β-鋰霞石的XRD譜圖，圖中衍射峰頂段有“▲”標(biāo)志的為β-鋰霞石衍射峰。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式β-鋰霞石按以下步驟進(jìn)行制備(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于有機(jī)酸溶液，溶液中氫離子的數(shù)量多于鋰離子的數(shù)量；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁放入步驟二的溶液中，混勻，制成膠狀物；(四)干燥膠狀物以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1050～1400℃的條件下灼燒1～6h，即得到β-鋰霞石。
本實(shí)施方式選用納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁，增加了反應(yīng)物的混合均勻度。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為甲酸溶液、乙酸溶液、丙酸溶液、丁酸溶液、戊酸溶液、己酸溶液、庚酸溶液、辛酸溶液、壬酸溶液、癸酸溶液、草酸溶液、丙二酸溶液、丁二酸溶液、硬脂酸溶液、酒石酸溶液、檸檬酸溶液、水楊酸溶液、乳酸溶液和丙烯酸溶液中的一種或幾種混合。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(四)中膠狀物在100～400℃的環(huán)境中干燥0.001～5h。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(四)可將膠狀物微波干燥0.5～5h，其中微波功率不低于700W。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(五)膠狀物干燥后在1050～1300℃的條件下灼燒2～6h。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(五)膠狀物干燥后在1100～1300℃的條件下灼燒2～5h。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(五)膠狀物干燥后在1200～1400℃的條件下灼燒1～4h。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氧化鋁。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氫氧化鋁。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為甲酸溶液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為草酸溶液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為乙酸溶液、酒石酸溶液、檸檬酸溶液和水楊酸溶液的混合液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為硬脂酸溶液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為丙烯酸溶液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為戊酸溶液、丁二酸溶液和丙酸溶液的混合液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟(二)中有機(jī)酸溶液為丙二酸溶液和丙烯酸溶液的混合液。其它步驟與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、粒徑為9～15nm的納米氧化硅和22～27nm的納米氫氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于甲酸溶液，溶液中氫離子的數(shù)量多于鋰離子的數(shù)量；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁放入步驟二的溶液中，混勻，制成膠狀物；(四)膠狀物在100℃的環(huán)境中干燥3h以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1100℃的條件下灼燒3h，即得到β-鋰霞石。
對(duì)本實(shí)施方式制得的β-鋰霞石進(jìn)行X射線衍射檢測(cè)，XRD譜圖如圖1所示。圖1中主要衍射峰都為β-鋰霞石的衍射峰，雜質(zhì)峰微弱，證明本實(shí)施方式β-鋰霞石純度高，可達(dá)90％以上。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、粒徑為5～9nm的納米氧化硅和22～27nm的納米氫氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于草酸溶液，溶液中氫離子的數(shù)量多于鋰離子的數(shù)量；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁放入步驟二的溶液中，混勻，制成膠狀物；(四)將膠狀物放于功率不低于700W的微波環(huán)境中干燥0.5h以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1200℃的條件下灼燒2.5h，即得到β-鋰霞石。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、粒徑為9～15nm的納米氧化硅和22～27nm的納米氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于乙酸溶液和水楊酸溶液的混合液，溶液中氫離子的數(shù)量多于鋰離子的數(shù)量；(三)將納米氧化硅和納米氧化鋁放入步驟二的溶液中，混勻，制成膠狀物；(四)膠狀物在300℃的環(huán)境中干燥2h以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1200℃的條件下灼燒2.5h，即得到β-鋰霞石。
權(quán)利要求
1.β-鋰霞石的制備方法，其特征在于β-鋰霞石按以下步驟進(jìn)行制備(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于有機(jī)酸溶液；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁放入步驟二的溶液中，混均，制成膠狀物；(四)干燥膠狀物以除去水分；(五)膠狀物干燥后在1050～1400℃的條件下灼燒1～6h，即得到β-鋰霞石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(二)中有機(jī)酸溶液為甲酸溶液、乙酸溶液、丙酸溶液、丁酸溶液、戊酸溶液、己酸溶液、庚酸溶液、辛酸溶液、壬酸溶液、癸酸溶液、草酸溶液、丙二酸溶液、丁二酸溶液、硬脂酸溶液、酒石酸溶液、檸檬酸溶液、水楊酸溶液、乳酸溶液和丙烯酸溶液中的一種或幾種的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(四)中膠狀物在100～400℃的環(huán)境中干燥0.001～5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(四)中將膠狀物微波干燥0.5～5h，其中微波功率不低于700W。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(五)膠狀物干燥后在1050～1300℃的條件下灼燒2～6h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(五)膠狀物干燥后在1100～1300℃的條件下灼燒2～5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(五)膠狀物干燥后在1200～1400℃的條件下灼燒1～4h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(二)中有機(jī)酸溶液為甲酸溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(二)中有機(jī)酸溶液為草酸溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的β-鋰霞石的制備方法，其特征在于步驟(二)中有機(jī)酸溶液為乙酸溶液、酒石酸溶液、檸檬酸溶液和水楊酸溶液的混合液。
全文摘要
β－鋰霞石的制備方法，它涉及一種霞石的制備方法。它解決了現(xiàn)有制備方法制備的β－鋰霞石化學(xué)均勻性差，副產(chǎn)物多，能耗大，成本高，操作復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)的缺陷。其制備方法(一)按1mol鋰∶1mol鋁∶1mol硅比例稱取碳酸鋰、納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁；(二)將碳酸鋰完全溶于有機(jī)酸溶液；(三)將納米氧化硅和納米氫氧化鋁，或者納米氧化鋁放入步驟二的溶液中；(四)干燥膠狀物以除去水分；(五)膠狀物干燥后灼燒，即得到β－鋰霞石。本發(fā)明原料成本低于溶膠－凝膠法成本的1/6；節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間60％以上；制備工藝簡(jiǎn)單；純度高可達(dá)90％以上；不產(chǎn)生二氧化氮、氨氣等有毒氣體；節(jié)約能源70％以上。
文檔編號(hào)C01B33/00GK1830779SQ20061000982
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者王黎東, 費(fèi)維棟, 俞華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)