CN103214031A - 一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法，在合成粉体过程中，升温过程中Ti原料和Ba原料是分离开来的，当温度升高到反应温度100-260℃时，再将两种原料混合，反应随之进行，并且可以利用压力泵将加热过的两种原料泵入反应釜，可以实现半连续化生产，包括分别配制含钛离子、含钡离子溶液的步骤，分别加热两种溶液的步骤，混合加热后的两种溶液的步骤以及干燥沉淀物的步骤。本发明的方法继承了水热法合成钛酸钡粉体方法所有的优点，工艺简单、能低耗，并且避免了水热法在升温过程中不可避免生成的中间相杂质，获得纯度更高的粉体，可以实现半连续化生产。拥有水热法本身所有的优点，低能耗，无污染，无杂相，具有非常广泛的应用前景。

Description

一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法

技术领域

    本发明涉及一种钛酸钡粉体的制备方法，属于功能材料领域，尤其涉及一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法。

背景技术

钛酸钡粉体具有优异的电学性能，如高介电常数以及铁电、压电和正温度系数效应等，是电子陶瓷元器件的重要基础母体原料，被称为电子陶瓷的支柱，主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造，被广泛应用于自动温控发热元件、多层陶瓷电容器、PTC 热敏电阻器件、电光器件、汽车动力电池等领域，特别是在电动车动力电池上，发展前景极其广阔，各国投入大量人力财力进行研发。

功能陶瓷对粉料的基本要求是高纯、超细、团聚程度小、组分精确，故传统的陶瓷粉体制备技术已很难满足现代材料及器件的要求。同时近年来应用的压电陶瓷多层器件，由于陶瓷烧结温度高，必须以钯、铂等贵金属作为内电极，严重增大了器件的制造成本，因此降低材料烧结温度以满足陶瓷多层共烧的要求，对于材料的制备及应用有着重要意义，对于降低能源消耗及环境和友好型功能陶瓷材料也有着重要的经济效益和社会效益。

同固相法比较，湿化学法由于合成是在液相中进行，具有无可比拟的优势，容易实现组分的精确控制，易于改性掺杂，实现分子水平的混合，烧结温度低，设备简单等诸多优点。可以在反应过程中利用多种精制手段制备各种反应活性高的超微粉体，逐渐成为目前实验室和工业上广泛采用的合成超细粉体的重要方法。

水热法制备结晶良好、无团聚的超细陶瓷粉体的优选方法之一，水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）里，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。对于水热合成粉体（微晶或纳米晶），粉体晶粒的形成经历了“溶解-结晶”两个阶段：水热法制备粉体常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱物。所谓“溶解”是指在水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，以使微粒自身在水热介质中溶解，以离子或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒。

水热高温混合半连续化生产方法是一种水热法的改良。这种方法是利用如图1所示的反应原理来实现的。将钛酸钡中的Ti和Ba两种不同的反应溶液加热到高温（一般为合成温度），然后再通过压力泵泵入反应釜，将两种溶液混合，让反应从高温开始。这种方法可以避免普通水热法合成多元化合物的问题，合成出来的粉体更纯，结晶度更高。

 

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种利用水热高温混合法制备钛酸钡粉体的方法，在合成粉体过程中的两种原料即钛和钡是分离开来的，当温度升高到反应温度再将两种原料混合进行反应。

技术方案

为了解决上述的技术问题，本发明提供两种技术方案的方法，其中，一种技术方案的方法包括下列步骤：

步骤一：配制得到含钡离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤二：将步骤一配制得到的含钡离子溶液倒入到反应釜的一个腔中；

步骤三：配制含钛离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤四：将步骤三配制得到的含钛离子溶液倒入反应釜的另一个腔中；

步骤五：将反应釜密封并加热至100-260℃；

步骤六：将反应釜旋转，保温，使反应釜中两个腔内的反应物进行混合反应2-24小时得到沉淀物；

步骤七：将反应釜冷却至室温并取出步骤六所得的沉淀物；

步骤八：将步骤七所得的沉淀物洗涤直至中性，并将洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的钛酸钡粉体。

第二种技术方案的方法包括下列步骤：

步骤一：配制得到含钡离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤二：将步骤一配制得到的含钡离子溶液倒入到第一容器中；

步骤三：配制含钛离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤四：将步骤三配制得到的含钛离子溶液倒入到第二容器中；

步骤五：通过压力泵分别将第一、第二容器中的溶液泵入反应釜中，在泵入反应釜的过程中，通过加热套管将各溶液加热至100-260℃；然后再在反应釜中水热反应2-24小时得到沉淀物；

步骤六：将反应釜冷却至室温并取出步骤五所得的沉淀物；

步骤七：将步骤六所得的沉淀物洗涤直至中性，并将洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的钛酸钡粉体。

上述的两种技术方案中，所述的含钡离子溶液原料为氢氧化钡或氯化钡，所述的含钛离子溶液的原料为二氧化钛、二氧化钛溶胶、钛酸四丁酯或者二氯氧钛。

本发明的方法中，合成粉体过程中，升温过程中Ti原料和Ba原料是分离开来的，当温度升高到反应温度（100-260℃）时，再将两种原料混合，反应随之进行，并且可以利用压力泵将加热过的两种原料泵入反应釜，可以实现半连续化生产。

有益效果

本发明的方法继承了水热法合成钛酸钡粉体方法所有的优点，工艺简单、能低耗，并且避免了水热法在升温过程中不可避免生成的中间相杂质，获得纯度更高的粉体，可以实现半连续化生产。拥有水热法本身所有的优点，低能耗，无污染，无杂相，具有非常广泛的应用前景。

 

附图说明

图1半连续化生产工艺示意图；

图2本发明一个实施例制备得到的钛酸钡粉体的电镜扫描图。

 

具体施方式

实施例一：

本实施例的方法包括下列步骤：

首先，配制浓度为1M的氢氧化钡溶液；将8ml这种溶液倒入到反应釜的一个腔中。然后按照化学计量比称取质量为0.64g的二氧化钛，将其倒入反应釜的另一个腔中，同时加入去离子水8ml。最后将反应釜密封后放入烘箱中。待温度升到反应温度240℃时，将反应釜旋转，使反应釜中的两个腔内的反应物进行混合反应，反应8小时后，取出冷却至室温，用蒸馏水或者去离子水进行洗涤直至中性，洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到钛酸钡粉体。制备得到的钛酸钡粉体电镜扫描图如图2所示，可见其分散性较好，纯度较高。

实施例二：

本实施例的方法包括下列步骤：

首先，配制浓度为0.5 M的钛溶胶，将8ml这种溶液倒入到反应釜的一个腔中；然后配制浓度为0.5M的氢氧化钡溶液，将其倒入反应釜的另一个腔中。最后将反应釜密封后放入烘箱中。待温度升到反应温度220℃时，将反应釜旋转，使反应釜中的两个腔内的反应物进行混合反应，反应16小时后，取出冷却至室温，用蒸馏水或者去离子水进行洗涤直至中性，洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的粉体。

 

实施例三：

本实施的方法包括下列步骤：

首先，配制浓度为0.25 M的钛溶胶和浓度为0.25M的氢氧化钡溶液10L，将这两种溶液各倒入两个容器(a)和(b)中，如图1所示，然后再通过压力泵泵入反应釜(c)中，中间经过加热装置例如加热套管分别将溶液加热到反应温度200℃，两种高温溶液在反应釜(c)中混合反应6小时，反应结束后，将反应物放出至冷却槽(d)中，最后用蒸馏水或者去离子水进行洗涤直至中性，洗涤后得到的粉体放入干燥箱(e)中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的粉体。

Claims (4)

1.一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：配制得到含钡离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤二：将步骤一配制得到的含钡离子溶液倒入到反应釜的一个腔中；

步骤三：配制含钛离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤四：将步骤三配制得到的含钛离子溶液倒入反应釜的另一个腔中；

步骤五：将反应釜密封并加热至100-260℃；

步骤六：将反应釜旋转，并保温，使反应釜中两个腔内的反应物进行混合反应2-24小时得到沉淀物；

步骤七：将反应釜冷却至室温并取出步骤六所得的沉淀物；

步骤八：将步骤七所得的沉淀物洗涤直至中性，并将洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的钛酸钡粉体。

2.一种水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：配制得到含钡离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤二：将步骤一配制得到的含钡离子溶液倒入到第一容器中；

步骤三：配制含钛离子溶液，浓度为0.1M-5M；

步骤四：将步骤三配制得到的含钛离子溶液倒入到第二容器中；

步骤五：通过压力泵分别将第一、第二容器中的溶液泵入反应釜中，其间通过加热套管加热至100-260℃；然后在反应釜中水热反应2-24小时得到沉淀物；

步骤六：将反应釜冷却至室温并取出步骤五所得的沉淀物；

步骤七：将步骤六所得的沉淀物洗涤直至中性，并将洗涤后得到的粉体放入干燥箱中进行干燥，干燥后即得到分散性较好的钛酸钡粉体。

3.如权利要求1或2所述的水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法，其特征在于，所述的含钡离子溶液的原料为氢氧化钡或氯化钡。

4.如权利要求1或2所述的水热高温混合半连续化生产钛酸钡粉体的方法，其特征在于，所述的含钛离子溶液的原料为二氧化钛、二氧化钛溶胶、钛酸四丁酯或者二氯氧钛。

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