[發明專利]一種磁性鈦酸鉀鎂及其制備方法

有效

• 申請號: 201711407421.6
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108083327B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 沈麗明;吉成
• 申請（專利權）人: 常州晶泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發明提供的磁性鈦酸鉀鎂，其化學式為K_0.8?xM_x/2Mg_0.4Ti_1.6O₄；其中，M為二價過渡金屬離子；x取值范圍為0.01～0.4。本發明還提供了上述磁性鈦酸鉀鎂的制備方法。該本發明提供的磁性鈦酸鉀鎂具有組成均一、形貌可控、尺寸均勻、分散性好等特性，且制備工藝簡單、成本低廉，有利于大規模生產和應用；該晶體結構具有優異的離子交換性能，可通過置換反應來實現金屬元素離子在層間摻雜，經過高溫反應后能夠使鈦酸鉀鎂具有磁學特性，不僅可以解決現有納米磁性材料難以分散的問題，還可以彌補現有磁性材料力學、熱學等性能方面的不足，并豐富鈦酸鉀鎂材料的功能。

技術領域

本發明屬于化學領域，涉及鈦酸鹽的制備技術，特別涉及一種磁性鈦酸鉀鎂材料及其制備方法。

背景技術

納米磁性材料按其組成包括鐵氧體納米磁性材料、納米微晶軟磁材料、納米微晶稀土永磁材料等，具有優異的電磁性能，可應用于復合材料涂層、塊體等各類頻場的電磁調控、微波吸收、電磁屏蔽、電化顯示器、分子器件、非線性光學材料等領域。然而，納米磁性材料由于比表面積大、表面能高，特別容易團聚，在應用過程中分散難度高，經常出現由于難以分散所導致的復合材料綜合性能提升不明顯、電磁性能難以發揮等問題，至今尚無很好的解決措施。

鈦酸鉀鎂的化學式為K_0.8Mg_0.4Ti_1.6O₄，其晶體結構的中心主結構是由包含Mg²⁺的TiO₆八面體的共棱共頂點排列組成，層間填充K⁺以補足八面體價態。鈦酸鉀鎂具有優異的摩擦學性能，是一種高性能無機增強耐磨材料，具有良好的力學性能、高熱穩定性、優異的耐磨損性等功能，且其尺寸在微米尺度，易分散于無機、金屬、聚合物等基體，主要作為結構增強材料廣泛使用；例如，日本專利公報2000-230618報道了用鈦酸鉀鎂片晶作為摩擦材料的摩擦控制劑，應用于制備剎車片等復合材料，并獲得了穩定的摩擦性能。然而，未見具有磁性的鈦酸鎂鉀的報道。

發明內容

技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種磁性鈦酸鉀鎂及其制備方法。

技術方案：本發明提供的磁性鈦酸鉀鎂，其化學式為K_0.8-xM_x/2Mg_0.4Ti_1.6O₄；其中，M為二價過渡金屬離子；x取值范圍為0.01～0.4。

優選地，所述二價過渡金屬離子為Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺或Mn²⁺。

更優選地，磁性鈦酸鉀鎂為不規則顆粒狀、片狀、板狀或晶須狀的粉體；其中，不規則顆粒狀粉體的磁性鈦酸鉀鎂的直徑為0.1-5μm；片狀粉體的磁性鈦酸鉀鎂的尺寸為長3～13μm、寬1～10μm、厚0.2～0.8μm；板狀粉體的磁性鈦酸鉀鎂的尺寸為長10～20μm、寬1～5μm、厚度0.3～1.2μm；晶須狀粉體的磁性鈦酸鉀鎂的尺寸為長10～30μm、直徑0.1～3μm。

本發明還提供了上述磁性鈦酸鉀鎂的制備方法，包括以下步驟：

(1)將四氯化鈦、含鎂化合物和含有過渡金屬元素的化合物溶解于氧化石墨烯或氧化石墨的分散液中，于40-70℃下攪拌0.5-3h至混合均勻，攪拌同時加入氨水或氫氧化鈉至無新沉淀產生；過濾、洗滌、烘干得粉體A；

(2)將含鉀化合物、氯化物和粉體A混合均勻，得粉體B；

(3)將粉料B在700～1000℃下燒結2～10h，經過篩、洗滌、干燥，即得磁性鈦酸鉀鎂。