CN103570060A - 一种纳米钛酸钡的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米钛酸钡的制备工艺，选用Ti(OH)4凝胶作为钛源，固体Ba(OH)2·8H2O作为钡源，两种原料按照Ba/Ti(mol)=1.1的比例称量，置入镍合金内衬的水热反应釜，加入体积比为8:1~2:1的去离子水和无水乙醇，反应釜密闭，N2排空，搅拌均匀后以15℃/min快速升温至90℃，保温10min，再以3℃/min继续升温至200℃，保温30min；通冷却水将生成物料急冷至室温后取出，抽滤、洗涤至pH=6~8，70℃干燥12h即得纳米钛酸钡粉体，该粉体具有单分散、纯度高、粒径小、粒径分布窄、结晶度高的优点，该工艺简单可控，易于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料领域，特别是一种纳米钛酸钡的制备工艺。
背景技术
钛酸钡(BaTiO3)是电子陶瓷的基础主体原料，被称为电子陶瓷业的支柱之一。作为一种铁电材料，具有高介电常数、低介电损耗等特点，有优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，广泛地应用于制作陶瓷敏感元件，尤其是多层陶瓷电容器(MLCC)、正温度系数热敏电阻(PTC)、热电元件、压电陶瓷、电光显示板、记忆材料以及聚合物基复合材料等等。其中，钛酸钡在片式多层陶瓷电容器(MLCC)上应用最大。实践证明：实现钛酸钡粉体的高纯、超细乃至纳米化是提高钛酸钡电子元件性能的有效措施之一。
传统BaTiO3粉体主要通过BaCO3和TiO2在1000~1200℃固相反应一定时间来制备，但制备的粉体颗粒粗大、表面活性差、团聚严重、组成偏析，最终会大大影响电子元器件的电性能。为了提高粉体的性能，近年来粉体的湿化学法合成得到了很大的发展，这些方法包括草酸共沉淀-煅烧法、柠檬酸盐改性法、熔盐培育法、溶胶一凝胶法、微乳液法以及水热法等，其中水热法合成钛酸钡粉体成了目前研究的热点。与其它湿化学法相比较而言，水热工艺是合成超细BaTiO3粉体的一种高效而又易实现工业化大生产的方法。
对于水热工艺而言，前驱物的选择是关键，前驱物从形态上来分有固体粉末、胶体和溶液，选取前驱物的原则应遵循水热反应的溶解-沉淀反应机理。首先前驱物溶解生成水合离子或其它的络合离子，然后在溶解的离子之间反应，发生成核相变，生成BaTiO3晶核，剩余的前驱物供晶核长大或形成新的晶核。无论采用何种系统的前驱物，必须通过水解作用打断Ti-O键，使Ti键羟基化形成Ti(OH)x4-x络合物，在溶液中和钡络合物反应沉淀出BaTiO3。如果前驱物完全溶解或溶解速度较快，钛离子就能与钡离子在溶液中发生均匀成核，这样在反应开始时，溶液中前驱物离子浓度都很高，产生“爆发式”的成核，形成大量的晶核并消耗大部分的前驱物，因而最终得到的晶粒较小，分布范围窄。水热反应常规的钛源有TiO2、Ti(OH)4，相比较下，TiO2在水热条件下溶解速度慢，不利于均匀成核；钡源的选择较为广泛，从溶解度方面考虑：BaI2＞BaBr2＞BaCl2 ＞Ba(CH3COO)2＞Ba(NO3)2＞Ba(OH)2, 但水热法合成BaTiO3最低pH值为13，Ba(OH)2作为钡源自身就可以提供碱性的环境，无须外加NaOH、KOH、氨水等矿化剂，缺点就是其溶解度低，不利于均匀成核。
发明内容
本发明的目的提供一种简单可控、易于大规模工业化生产的纳米钛酸钡制备工艺，所制备的纳米钛酸钡具有单分散、纯度高、粒径小、粒径分布窄、结晶度高的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种纳米钛酸钡的制备工艺，包括以下工艺步骤：
(1) 选用Ti(OH)4凝胶作为钛源，其中Ti(OH)4凝胶含水量为85wt%；
(2) 选用固体Ba(OH)2·8H2O作为钡源；
(3) 上述两种原料按照Ba/Ti摩尔比 1.1：1的配比称量，一起引入镍合金内衬的水热反应釜；
（4）采用水、无水乙醇作为混合溶剂，Ti(OH)4凝胶中的水作为混合溶剂的一部分，混合溶剂中水与无水乙醇的体积比为8：1~2：1；
（5）原料搅拌均匀后以15℃/min快速升温至90℃，保温10min，然后以3℃/min继续升温至200℃，保温30min；
（6）生成物料采用冷却水急冷至室温后取出，抽滤、洗涤至pH=6~8，70℃干燥12h既得纳米立方相钛酸钡粉体。
进一步地，反应开始前通入N2，置换反应釜剩余空间中的空气。
进一步地，反应釜的填充度为0.7~0.8。
有益效果：本发明采用Ti(OH)4、Ba(OH)2·8H2O作为原料，通过改进常规水热工艺的温度制度，低温段快速升温促进Ba(OH)2·8H2O的快速溶解，并引入无水乙醇作为溶剂，加大反应过程中水热体系的蒸汽压，促进水热反应加剧进行，以此达到“爆发式”成核的目的；所合成钛酸钡粉体具有单分散、纯度高、粒径小、粒径分布窄、结晶度高的优点，该工艺简单可控，易于大规模工业化生产。本工艺所得的钛酸钡的主要物化参数：
① 粒度分布(SEM)：39~106nm；
② 比表面积：14.75~19.43m2/g；
③ 比表面积当量粒径：51~67nm；
④ 晶型：立方相。
附图说明
图1为实施例一所合成钛酸钡粉体的SEM图；
图2为实施例二所合成钛酸钡粉体的SEM图；
图3为实施例三所合成钛酸钡粉体的SEM图；
图4为实施例一所合成钛酸钡粉体的XRD图谱；
图5为实施例二所合成钛酸钡粉体的XRD图谱；
图6为实施例三所合成钛酸钡粉体的XRD图谱。
具体实施方式
按Ba/Ti摩尔比 1.1：1的配比称量Ti(OH)4凝胶和固体Ba(OH)2·8H2O，其中Ti(OH)4凝胶含水量为85wt%，一起置入1L镍合金内衬的水热反应釜；分别加入去离子水和无水乙醇，三组实例配比见表1；合上釜盖，开启搅拌电机，搅拌速率为800r/min，通N220min后关闭反应釜各个进、出口阀；以15℃/min快速升温至90℃，保温10min，然后以3℃/min继续升温至200℃，保温30min后关闭加热电源，通冷却水将生成物料急冷至室温；关闭搅拌电机后取出物料，抽滤、洗涤3次，pH在6 ~8之间，70℃干燥12h，即得纳米钛酸钡粉体，三组纳米钛酸钡粉体性能指标见表2。
表1 水热工艺原料体系配比
表2合成钛酸钡粉体性能指标
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种纳米钛酸钡的制备工艺，其特征在于：
(1) 选用Ti(OH)4凝胶作为钛源，其中Ti(OH)4凝胶含水量为85wt%；
(2) 选用固体Ba(OH)2·8H2O作为钡源；
(3) 上述两种原料按照Ba/Ti摩尔比 1.1：1的配比称量，一起引入镍合金内衬的水热反应釜；
（4）采用水、无水乙醇作为混合溶剂，Ti(OH)4凝胶中的水作为混合溶剂的一部分，混合溶剂中水与无水乙醇的体积比为8：1~2：1；
（5）原料搅拌均匀后以15℃/min快速升温至90℃，保温10min，然后以3℃/min继续升温至200℃，保温30min；
（6）生成物料采用冷却水急冷至室温后取出，抽滤、洗涤至pH=6~8，70℃干燥12h既得纳米立方相钛酸钡粉体。
2.根据权利要求1所述的一种纳米钛酸钡的制备工艺，其特征在于：反应开始前通入N2，置换反应釜剩余空间中的空气。
3.根据权利要求1所述的一种纳米钛酸钡的制备工艺，其特征在于：反应釜的填充度为0.7~0.8。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107644944A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-30 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 柔性材料及其制备方法、柔性盖板及其制备方法 |
| CN117263672A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-12-22 | 昆明理工大学 | 在水蒸气中合成纳米钛酸钡基粉体方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4832939A (en) * | 1986-07-14 | 1989-05-23 | Cabot Corporation | Barium titanate based dielectric compositions |
| WO2000001618A1 (en) * | 1998-07-01 | 2000-01-13 | Cabot Corporation | Hydrothermal process for making barium titanate powders |
| CN1472141A (zh) * | 2003-06-30 | 2004-02-04 | 山东省国腾功能陶瓷材料有限公司 | 制备纳米级高纯钛酸钡粉体的工艺 |
| CN101973578A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-02-16 | 清华大学 | 水基溶胶凝胶法制备高纯度单分散钛酸钡纳米粉体的方法 |
-
2013
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4832939A (en) * | 1986-07-14 | 1989-05-23 | Cabot Corporation | Barium titanate based dielectric compositions |
| WO2000001618A1 (en) * | 1998-07-01 | 2000-01-13 | Cabot Corporation | Hydrothermal process for making barium titanate powders |
| CN1472141A (zh) * | 2003-06-30 | 2004-02-04 | 山东省国腾功能陶瓷材料有限公司 | 制备纳米级高纯钛酸钡粉体的工艺 |
| CN101973578A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-02-16 | 清华大学 | 水基溶胶凝胶法制备高纯度单分散钛酸钡纳米粉体的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| SATOSHI WADA ET AL.: "Preparation of Barium Titanate Fine Particles by Hydrothermal Method and Their Characterization", 《JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN》, vol. 103, no. 12, 31 December 1995 (1995-12-31), pages 1220 - 1227 * |
| 莫雪魁: "钛酸钡粉体的水热合成及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 09, 15 September 2009 (2009-09-15) * |
| 莫雪魁等: "助剂对水热合成钛酸钡粉体性能的影响", 《中国粉体技术》, vol. 13, 31 August 2007 (2007-08-31), pages 86 - 89 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107644944A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-30 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 柔性材料及其制备方法、柔性盖板及其制备方法 |
| CN107644944B (zh) * | 2017-09-12 | 2019-12-03 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 柔性材料、柔性盖板及其制备方法 |
| US10665824B2 (en) | 2017-09-12 | 2020-05-26 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Flexible material and preparation method thereof, flexible cover plate and preparation method thereof |
| CN117263672A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-12-22 | 昆明理工大学 | 在水蒸气中合成纳米钛酸钡基粉体方法 |
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