窄分布大比表面积高纯碳酸锶及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高纯碳酸锶及其制备方法。本发明的制备方法包括：（1）按照每立方米混合溶液100-160公斤的比例加入Sr(OH)2·8H2O，搅拌升温至60-65℃，然后冷却至35-40℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合溶液体系；（2）边搅拌边向步骤（1）制成的混合溶液中通入CO2气体，混合溶液温度保持在35-40℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至85-90℃，保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，固液分离，得到的固体即为碳酸锶。本发明的高纯碳酸锶粒径分布窄其BET比表面积大，具体地，其SrCO3含量≥99.70wt.%，BET比表面积为24.78-37.50m2/g，D10为0.21-0.27μm，D50为0.58-0.63μm，D90为1.02-1.17μm。

权利要求

1.一种碳酸锶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

按照每立方米混合溶液100-160公斤的比例加入Sr(OH)2·8H2O，搅拌升温至60-65℃，然后冷却至35-40℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合溶液体系；

(2)碳酸锶合成工序

边搅拌边向步骤(1)制成的混合溶液中通入CO2气体，混合溶液温度保持在35-40℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至85-90℃，保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，固液分离，得到的固体即为碳酸锶。

2.如权利要求1所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，步骤(1)得到的过饱和氢氧化

2+ 2+

锶溶液中Sr 浓度[Sr ]＝0.38mol/L-0.60mol/L。

3.如权利要求1或2所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述搅拌速度为13-15rpm。

4.如权利要求1或2所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述CO23

气体的通入速度为5.9-6.0kg/m·h。

5.如权利要求1或2所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述搅拌速度为13-15rpm。

6.如权利要求1或2所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，进一步包括：将所述得到的固体在60-65℃干燥10-15小时，然后进行粉碎。

7.如权利要求6所述的碳酸锶的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，进一步包括：将所述得到的固体在60-65℃干燥12小时，然后进行粉碎。

8.权利要求1-7任一项所述方法制备的碳酸锶，其特征在于，其SrCO3含量2

≥ 99.70wt. ％，BET 比 表 面 积 为 24.78-37.50m/g，D10 为 0.21-0.27μm，D50 为

0.58-0.63μm，D90为1.02-1.17μm。

说明书

窄分布大比表面积高纯碳酸锶及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳酸锶及其制备方法，尤其涉及一种窄分布大比表面积高纯碳酸锶及其制备方法。

背景技术

[0002] 高纯碳酸锶作为一种重要的新型化工原料，广泛地应用于压敏材料、低居里点PTC材料、白光LED荧光粉的制备等领域。随着器件小型化和较低温度固相合成的需要，对高纯碳酸锶的比表面积的要求也在不断提高。

[0003] 传统的液液合成工艺制备的高纯碳酸锶的BET比表面积是1.8-3.0m2/g，常规的气2
液合成工艺制备的高纯碳酸锶的BET比表面积是10-15m/g，并且分布较宽，均无法满足下游生产的要求。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是：克服现有碳酸锶制备工艺得到的碳酸锶比表面积较小且粒径分布较宽无法满足下游生产要求的缺陷，提供一种高纯碳酸锶及其制备方法，其粒径分布窄且比表面积大。

[0005] 一方面，本发明提供了一种碳酸锶的制备方法，该方法包括如下步骤：

[0006] （1）过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

[0007] 按照每立方米混合溶液100-160公斤的比例加入Sr(OH)2·8H2O，搅拌升温至60-65℃，然后冷却至35-40℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合溶液体系；

[0008] （2）碳酸锶合成工序

[0009] 边搅拌边向步骤（1）制成的混合溶液中通入CO2气体，混合溶液温度保持在35-40℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至85-90℃，保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，固液分离，得到的固体即为碳酸锶。

[0010] 前述的碳酸锶的制备方法，步骤（1）得到的过饱和氢氧化锶溶液中Sr2+浓度2+
[Sr ]=0.38mol/L-0.60mol/L。

[0011] 前述的碳酸锶的制备方法，在步骤（1）中，所述搅拌速度为13-15rpm。

[0012] 前述的碳酸锶的制备方法，在步骤（2）中，所述CO2气体的通入速度为5.9-6.0kg/3
m·h。

[0013] 前述的碳酸锶的制备方法，在步骤（2）中，所述搅拌速度为13-15rpm。

[0014] 前述的碳酸锶的制备方法，在步骤（2）中，进一步包括：将所述得到的固体在60-65℃干燥10-15小时，优选干燥12小时，然后进行粉碎。

[0015] 另一方面，本发明提供了一种窄分布大比表面积高纯碳酸锶产品，采用前述2
的方法制备得到，其SrCO3含量≥99.70wt.%，BET比表面积为24.78-37.50m/g，D10为
0.21-0.27μm，D50为0.58-0.63μm，D90为1.02-1.17μm。

[0016] 与现有技术相比，采用本发明的技术方案至少具有如下有益效果：本发明对常规的气液合成工艺进行了改进，采用过饱和体系低温三相合成工艺，整个反应无其它杂质带入，无需水洗，生产工艺简单，反应条件容易实现；通过本发明的方法得到的碳酸锶纯度高、粒径分布窄、BET比表面积大，具体地，SrCO3含量≥99.70wt.%，H2O含量＜0.10wt.%，BET比2
表面积为24.78-37.50m/g，D10为0.21-0.27μm，D50为0.58-0.63μm，D90为1.02-1.17μm。

附图说明

[0017] 图1是本发明制备碳酸锶的工艺流程图。

具体实施方式

[0018] 为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。

[0019] 本发明的碳酸锶的制备方法对常规的气液合成工艺进行了改进，采用过饱和体系低温三相合成工艺，通过向过饱和的Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合溶液体系中通入CO2气体来制备碳酸锶，整个生产过程简单，反应条件容易实现；通过本发明的方法得到的碳酸锶纯度高、粒径分布窄、BET比表面积大，能够满足压敏材料、低居里点PTC材料、白光LED荧光粉的技术要求。

[0020] 一方面，本发明提供了一种碳酸锶的制备方法，包括如下步骤：

[0021] （1）过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

[0022] Sr(OH)2的溶解度在70℃以下时处于小幅线性增长的范围，70℃时，每100克H2O2+
可溶解4.53克Sr(OH)2，[Sr ]=0.37mol/L，40℃时，每100克H2O只溶解1.50克Sr(OH)2，
2+
[Sr ]=0.12mol/L。综合考虑设备利用率、能耗等因素，选择将溶液先升温至60-65℃，再降温，以制备过饱和氢氧化锶溶液。

[0023] 具体地，按照每立方米混合溶液100-160公斤的比例将高纯Sr(OH)2·8H2O（纯度>99.5wt.%）加入纯水中，以13-15rpm的速度搅拌升温至60-65℃，然后冷却至35-40℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合溶液体系，上述所使用的纯水是通过本领域的常规方2+ 2+
法制备的；得到的过饱和氢氧化锶溶液中Sr 浓度[Sr ]=0.38mol/L-0.60mol/L。

[0024] （2）碳酸锶合成工序

[0025] 采用常规气体净化装置对CO2气体进行净化，然后以13-15rpm的速度边搅拌边向步骤（1）制成的混合溶液中通入净化后的CO2气体，CO2气体的通入速度为5.9-6.0kg/3
m·h，混合溶液温度保持在35-40℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至85-90℃，整个过程中保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应
30分钟，然后停止通入CO2气体，进行压滤分离，将压滤分离得到的滤饼置于真空烘箱内在
60-65℃干燥10-15小时，优选干燥12小时，然后进行粉碎，即得到本发明的碳酸锶产品。

[0026] 步骤（2）中进行的主要化学反应如下：

[0027] Sr(OH)2+CO2→SrCO3+H2O

[0028] 本发明的工艺方法除上述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。

[0029] 另一方面，本发明提供了一种粒径分布窄、比表面积大的高纯碳酸锶，采用前述2
的方法制备得到，其SrCO3含量≥99.70wt.%，BET比表面积为24.78-37.50m/g，D10为
0.21-0.27μm，D50为0.58-0.63μm，D90为1.02-1.17μm。

[0030] 下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。

[0031] 实施例

[0032] 首先，对下面实施例中碳酸锶制备过程及产品进行分析时所用的测定装置和测定方法进行说明如下：

[0033] Sr含量分析方法：电感耦合等离子体（ICP）原子发射光谱法；

[0034] Sr含量分析装置：IRIS Intrepid II XSP型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，美国热电公司制；

[0035] 粒径分析方法：以湿式激光法测得的体积基准的平均粒径；

[0036] 粒径分析装置：2000MU型粒径仪，英国马尔文公司制；

[0037] BET比表面积测定装置：NOVA1000e型比表面仪，美国康塔公司制；

[0038] 实施例1

[0039] （1）过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

[0040] 按照每立方米混合溶液100公斤的比例将高纯Sr(OH)2·8H2O加入纯水中，以13rpm的速度搅拌升温至60℃，然后冷却至35℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合
2+
溶液体系，[Sr ]=0.38mol/L；

[0041] （2）碳酸锶合成工序

[0042] 采用常规气体净化装置对CO2气体进行净化，然后以13rpm的速度边搅拌边向步3
骤（1）制成的混合溶液中通入净化后的CO2气体，CO2气体的通入速度为5.9kg/m·h，混合溶液温度保持在35℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至85℃，整个过程中保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，进行压滤分离，将压滤分离得到的滤饼置于真空烘箱内在60℃干燥10小时，然后进行粉碎，即得到样品1#。

[0043] 对样品1#的SrCO3含量、粒径分布、BET比表面积进行分析，结果见表1。

[0044] 实施例2

[0045] （1）过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

[0046] 按照每立方米混合溶液140公斤的比例将高纯Sr(OH)2·8H2O加入纯水中，以14rpm的速度搅拌升温至63℃，然后冷却至37℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合
2+
溶液体系，[Sr ]=0.47mol/L；

[0047] （2）碳酸锶合成工序

[0048] 采用常规气体净化装置对CO2气体进行净化，然后以14rpm的速度边搅拌边向步3
骤（1）制成的混合溶液中通入净化后的CO2气体，CO2气体的通入速度为6.0kg/m·h，混合溶液温度保持在37℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至87℃，整个过程中保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，进行压滤分离，将压滤分离得到的滤饼置于真空烘箱内在63℃干燥12小时，然后进行粉碎，即得到样品2#。

[0049] 对样品2#的SrCO3含量、粒径分布、BET比表面积进行分析，结果见表1。

[0050] 实施例3

[0051] （1）过饱和氢氧化锶溶液的制备工序

[0052] 按照每立方米混合溶液160公斤的比例将高纯Sr(OH)2·8H2O加入纯水中，以15rpm的速度搅拌升温至65℃，然后冷却至40℃制成过饱和Sr(OH)2和Sr(OH)2·8H2O混合
2+
溶液体系，[Sr ]=0.60mol/L；

[0053] （2）碳酸锶合成工序

[0054] 采用常规气体净化装置对CO2气体进行净化，然后以15rpm的速度边搅拌边向步3
骤（1）制成的混合溶液中通入净化后的CO2气体，CO2气体的通入速度为6.0kg/m·h，混合溶液温度保持在40℃，反应至混合溶液pH值为7-8，然后将混合溶液的温度升高至90℃，整个过程中保持通入CO2气体，直至混合溶液的pH值≤7.0，继续保持反应30分钟，然后停止通入CO2气体，进行压滤分离，将压滤分离得到的滤饼置于真空烘箱内在65℃干燥15小时，然后进行粉碎，即得到样品3#。

[0055] 对样品3#的SrCO3含量、粒径分布、BET比表面积进行分析，结果见表1。

[0056] 对比例

[0057] （1）将160公斤Sr(OH)2·8H2O加入到纯水中，以15rpm的速度搅拌加热至90℃使2+
Sr(OH)2·8H2O完全溶解，制成[Sr ]=0.30mol/L的溶液；

[0058] （2）以15rpm的速度边搅拌边向步骤（1）制成的溶液中通入净化后的CO2气体，CO23
气体的通入速度为6.0kg/m·h，温度保持在90℃，反应至溶液pH值为7-8，将温度保持在
90℃30分钟，然后停止通入CO2气体，进行压滤分离，将压滤分离得到的滤饼置于真空烘箱内在63℃干燥12小时，然后进行粉碎，即得到样品4#。

[0059] 对样品4#的SrCO3含量、粒径分布、BET比表面积进行分析，结果见表1。

[0060] 表1 样品1#-4#各物性测量结果

[0061]项目 1# 2# 3# 4#
SrCO3含量，wt.% 99.77 99.74 99.70 99.64
D10μm 0.21 0.24 0.27 0.04
D50μm 0.58 0.6 0.63 0.97
D90μm 1.02 1.14 1.17 3.71
BET比表面积，m2/g 24.78 29.10 37.50 10.11

[0062] 由表1可以看出，采用本发明的方法制备的碳酸锶产品与采用现有技术制备的碳酸锶产品相比，纯度更高，粒径分布更窄，且BET比表面积更大，具体地，采用本发明的方法制备的碳酸锶产品SrCO3含量≥99.70wt.%，D10为0.21-0.27μm，D50为0.58-0.63μm，D902
为1.02-1.17μm，BET比表面积为24.78-37.50m/g。