[发明专利]一种混晶材料及制备方法

说明书

本发明公开一种混晶材料，选自以下a)或b)或c)中的任意一种：a)由亚氧化钛晶体与二氧化钛晶体通过化学键混杂结合在一起，其中亚氧化钛晶体被金属元素掺杂；b)由亚氧化钛晶体与碱金属钛酸盐晶体通过化学键混杂结合在一起；c)由亚氧化钛晶体与碱金属钛酸盐晶体通过化学键混杂结合在一起，其中亚氧化钛晶体被金属元素掺杂。本发明所述的混晶材料，不仅可克服现有导电钛酸盐增强材料生产和应用中存在的缺点，而且还可进一步提高钛酸盐增强材料的耐腐蚀性和耐磨损性，在导电、耐磨和耐蚀复合材料的应用中具体巨大前景，甚至可以开发出新型高效催化剂产品。

技术领域

本发明属于新材料领域，特别涉及到一种混晶材料及制备方法。

背景技术

碱金属钛酸盐，特别是钛酸钠和钛酸钾，是一类新兴材料，近十多年应用范围不断被扩展。如作为增强材料添加在POM，PA，PTFE等塑料中，用于制造各自精密零件；添加在橡胶中，提高弹性和抗老化性。作为摩擦材料，替代石棉应用于刹车片中；此外，还可用于增强涂层。

然而，现代工业对这类钛酸盐材料提出更高要求，如增强塑料或陶瓷基体的同时能防静电或导电，因此需要研发具有导电功能的钛酸盐增强材料。专利(公开号CN1786050)开发了一种聚苯胺包覆的导电钛酸盐；专利(公开号：CN106567128A)用锡盐、锑盐和五氧化二铌包覆的钛酸盐材料。这一类方法是属于物理包覆，也就是将导电材料包覆在钛酸盐表面，实现导电功能，但该类方法并没有真正实现钛酸盐材料的导电功能，而且制备中对包覆过程要求高，控制难，最终在应用中产品导电性能往往不尽人意。

另一方面，亚氧化钛是一种全新的环保无毒材料，具有优良的导电性能，高的耐腐蚀性和耐磨损性。亚氧化钛往往采用二氧化钛与还原剂高温反应来制备，如专利(CN106241861A)利用碳质还原剂与氧化钛反应制备出Ti₄O₇、Ti₃O₅等亚氧化钛粉体。专利(CN104661962B)中利用焦炭还原氧化钛，制备出Ti₅O₉和Ti₆O₁₁或两者的混合物的熔融颗粒；该专利还提到初始混合物中含有不同于二氧化钛的无机物质，如氧化硅、五价氧化物以及一些碱或碱土金属氧化物，而最终的颗粒可以包含其它相，如二氧化硅，或者其它元素，它们基本以氧化物形式与一种或多种亚氧化钛的固溶体形式存在；该专利反应在高于1500℃的温度下进行，属于高能耗技术。

发明内容

本发明针对现有钛酸盐材料应用中的不足，提供一种混晶材料及制备方法。本发明开发出一种混晶材料，不仅可克服现有导电钛酸盐增强材料生产和应用中存在的缺点，而且还可进一步提高钛酸盐增强材料的耐腐蚀性和耐磨损性，在导电、耐磨和耐蚀复合材料的应用中具体巨大前景，甚至可以开发出新型高效催化剂产品。

本发明的目的之一是提供一种混晶材料，选自以下a)或b)或c)中的任意一种：

a)由亚氧化钛晶体与二氧化钛晶体通过化学键混杂结合在一起，其中亚氧化钛晶体被金属元素掺杂；

b)由亚氧化钛晶体与碱金属钛酸盐晶体通过化学键混杂结合在一起；

c)由亚氧化钛晶体与碱金属钛酸盐晶体通过化学键混杂结合在一起，其中亚氧化钛晶体被金属元素掺杂。

作为一种优选，亚氧化钛晶体被过渡金属元素或镧系金属元素掺杂。

作为一种优选，本发明所述的混晶材料，其化学式为(nM₂O·TiO₂)@(Ti_1-xTm_xO_2-y)，式中n范围为0-0.3，M为碱金属，O为氧，Ti为钛，@表示混晶结构，x范围为0-0.5，Tm为过渡金属元素或镧系金属元素，y范围为0-0.3；进一步优选的，式中n范围为0-0.25，M为钾或钠，y范围为0.01-0.25；更进一步优选x范围为0-0.2。