CN106747421A - 一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 - Google Patents
一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106747421A CN106747421A CN201710052051.2A CN201710052051A CN106747421A CN 106747421 A CN106747421 A CN 106747421A CN 201710052051 A CN201710052051 A CN 201710052051A CN 106747421 A CN106747421 A CN 106747421A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- titanate
- strontium
- niobium
- metatitanic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title abstract description 19
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title abstract description 12
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 52
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 47
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 7
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 20
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O oxonium Chemical compound [OH3+] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 11
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 10
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 5
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims 2
- 241000143437 Aciculosporium take Species 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- WFPQISQTIVPXNY-UHFFFAOYSA-N niobium strontium Chemical compound [Sr][Nb] WFPQISQTIVPXNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QKKWJYSVXDGOOJ-UHFFFAOYSA-N oxalic acid;oxotitanium Chemical compound [Ti]=O.OC(=O)C(O)=O QKKWJYSVXDGOOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
- C04B35/47—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on strontium titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62802—Powder coating materials
- C04B35/62805—Oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62886—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by wet chemical techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明提供一种钛酸锶粉体，以及一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法，该方法主要包括如下步骤：(1)球形偏钛酸的制备；(2)球形掺铌钛酸锶的制备；(3)半导化掺铌钛酸锶；(4)包裹偏钛酸；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶。本发明采用两步水热合成的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核‑壳结构粉体，实现了最终合成核‑壳结构粉体的球形形貌，同时为晶界层陶瓷电容器制备提供一种高性能粉体。
Description
技术领域
本发明属于介质材料钛酸盐的制备方法领域，具体涉及一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法。
背景技术
晶界层陶瓷电容器是利用陶瓷的晶界效应来控制功能陶瓷结构和性能的陶瓷电容器，其特大的比体积电容是传统陶瓷电容器所不可比拟的，具有重大研究意义和商业生产价值。
钛酸锶作为制备晶界层陶瓷电容器的优异电介质材料，其介电常数大(可以达到104数量级)、介电损耗低、耐电压强度高及温度特性好等特点。自20世纪70年代Yamaji等人发明了晶界层电容器后，人们对它的研究可以说层出不穷。相对于固相合成，湿化学法可以使前驱体混合更均匀，过程更容易控制，得到的SrTiO3粉体性能更优越。因此湿化学法逐渐成为半导化钛酸锶粉体合成的主流方法。水热法作为湿化学法的一种，具有不需高温烧结即可直接得到结晶粉末,从而避免了研磨及由此带来杂质的优点；同时所得粉末的粒度分布窄,可达几十纳米,且一般具有结晶好、团聚少、纯度高、以及多数情况下形貌可控等特点。
陶瓷的半导化是将陶瓷的晶相转变为N型或P型半导体，晶界适当绝缘，是生产半导体陶瓷电容器的关键工序。
CN1472169公开了一种应用于高压电容器、晶界层电容器、压敏电阻、热敏电阻和其它电子元器件等的电介质材料水热钛酸锶的制备工艺。它包括：制备纯水，用制备的纯水配制化学计量式所要求的正钛酸凝胶，将经过计量的锶源加入到正钛酸凝胶中去合成钛酸锶悬浊液，洗涤制备的钛酸锶，调整锶、钛的元素摩尔比，干燥制备的钛酸锶，分级、包装。该文献制备钛酸锶粉体的方法为传统的一步水热合成方法。
CN94104451.3公开了一种电容器用SrTiO3基晶界层电容器材料的制造方法，该方法采用草酸氧钛锶[SrTiO(C2O4)2·4H2O]经热分解获得严格按化学配比的SrTiO3原料，其SrO∶TiO2mol严格比为1∶1，而这一比值对控制配方组成，进而对晶粒生长，半导化性质及最终介电性能有很大影响，又由于添了Li2CO3助烧结剂，降低了烧结温度400～200℃，晶界绝缘化处理方面，采用了含有CuO的扩散源。然而，该方法是先在烧结成瓷的过程当中来实现晶粒的半导化，然后再次采用扩散源高温条件下气相扩散的方式来实现晶界的绝缘化，其与本发明的绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构的制备过程有着本质的不同。
本申请采用两步水热合成的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构粉体，实现了最终合成核-壳结构粉体的球形形貌。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种钛酸锶粉体和采用两步水热合成的钛酸锶粉体的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构粉体，实现最终合成核-壳结构粉体的球形形貌。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种钛酸锶粉体为核-壳结构粉体，其中，核-壳结构粉体的表面为绝缘钛酸锶粉体，核-壳结构粉体的核内为半导化掺铌的钛酸锶。
优选地，所述绝缘钛酸锶粉体由表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时后，进行离心、清洗、烘干制备得到。
优选地，所述钛酸锶粉体由如下方法制备得到：
(1)球形偏钛酸的制备；
(2)球形掺铌钛酸锶的制备；
(3)半导化掺铌钛酸锶；
(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；
(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；
(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。
本发明还提供了一种水热法合成上述钛酸锶粉体的方法，其包括如下步骤：
(1)球形偏钛酸的制备：将钛酸四丁酯在含有10％质量分数的氨水乙醇混合液中水解成无定型的球形偏钛酸，再用它作为钛源合成钛酸锶，得到球形偏钛酸；
(2)球形掺铌钛酸锶的制备：A.取上述步骤(1)所得的偏钛酸，与八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，先加入去离子水，再加入配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5～10分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时；B.6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液；C.先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次；D.清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，得到球形掺铌钛酸锶；
(3)半导化掺铌钛酸锶:将上述步骤(2)所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到半导化掺铌钛酸锶，所述半导化掺铌钛酸锶为灰色球形颗粒粉末；
(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；
(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；
(6)将上述步骤(5)所制备的粉体重复步骤(2)中的B、C和D，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。
优选地，所述球形偏钛酸的直径为1±0.5μm。
本发明还提供了钛酸锶粉体用于制备半导体晶界层陶瓷电容器的用途。
本发明的有益效果：
1)本发明的方法能够制备出一种包裹均匀、颗粒尺寸相差不大的核-壳结构钛酸锶粉体。
2)本发明方法制备得到的钛酸锶粉体可以直接制备出介电常数均匀、耐击穿电压高、服役性能好的界层陶瓷电容器。
附图说明
图1为偏钛酸的SEM图；
图2为掺铌钛酸锶的SEM图；
图3为偏钛酸包裹半导化掺铌的钛酸锶的SEM图；
图4为钛酸锶包裹半导化掺铌的钛酸锶的SEM图；
图5为掺铌钛酸锶的XRD图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
核-壳结构钛酸锶粉体的制备方法包括如下步骤：
1)合成偏钛酸。在200ml乙醇中加入质量分数为10％的氨水溶液0.8ml搅拌5分钟，再向其滴加4.4ml钛酸四丁酯，搅拌保持24小时，离心过滤，得到偏钛酸，所得产物形貌如图1所示。
2)将上述步骤1所得的产物偏钛酸取0.20g，和0.33g八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，加入20ml去离子水，再加入适量配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时。
3)6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液。先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次。清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，即可得到球形掺铌钛酸锶，其形貌见图2所示。
4)半导化掺铌钛酸锶:将上述步骤3所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到灰色球形半导化颗粒粉末。
5)将0.4g半导化掺铌的钛酸锶倒入到反应釜中，先加入0.8ml去离子水搅拌5分钟，再加入200ml乙醇和5mlPEG-200继续搅拌5分钟，然后滴加2ml钛酸四丁酯，持续搅拌24小时。
6)搅拌保持24小时后，对溶液进行离心过滤，得到偏钛酸包裹半导化掺铌钛酸锶的产物，所得产物形貌如图3所示。
7)将0.5g表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和0.82g八水合氢氧化锶加入到容积为120ml的反应釜中，再加入80ml去离子水，封釜在180℃条件下水热6小时
8)6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液。先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次。清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，即可得到钛酸锶包裹半导化掺铌钛酸锶的粉体，其形貌见图4所示，XRD物相分析如图5所示。
由图1至图5知，本发明的方法最终能够合成核-壳结构的粉体，且该粉体为球形形貌。
实施例2
1)将实施例1步骤8)得到的粉体加入5～10％的PVA进行轧膜，成型为厚度为0.19mm基片，然后进行烧结处理，最后上银电极测试其电性能。
2)将陶瓷基片划切成0.08mm×0.08mm的正方形小片，任意取5个小片样品进行电性能测试，测试结果如表1所示。
表1半导体晶界层陶瓷基片电性能测试表
由表1知，本发明方法制备得到的粉体可直接烧成为介电常数均匀、耐击穿电压高、服役性能好钛酸锶晶界层陶瓷基片。
对比例1
单层结构钛酸锶粉体的制备方法包括如下步骤：
1)合成偏钛酸。在200ml乙醇中加入质量分数为10％的氨水溶液0.8ml搅拌5分钟，再向其滴加4.4ml钛酸四丁酯，搅拌保持24小时，离心过滤，得到偏钛酸，所得产物形貌如图1所示。
2)将上述步骤1所得的产物偏钛酸取0.20g，和0.33g八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，加入20ml去离子水，再加入适量配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时。
3)6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液。先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次。清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，即可得到球形掺铌钛酸锶，其形貌见图2所示。
4)半导化掺铌钛酸锶:将上述步骤3所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到灰色球形半导化颗粒粉末。
对比例2
5)将对比例1步骤4)得到的粉体加入5～10％的PVA进行轧膜，成型为厚度为0.19mm基片，然后进行烧结处理，最后上银电极测试其电性能。
6)将陶瓷基片划切成0.08mm×0.08mm的正方形小片，任意取5个小片样品进行电性能测试，测试结果如表2所示。
表2陶瓷基片电性能测试表
由表2知，仅含本发明核-壳结构钛酸锶粉体的核内半导化掺铌的钛酸锶，烧成陶瓷基片后，介电常数不稳定、耐击穿电压低、服役性能较差。因此，本发明为晶界层陶瓷电容器制备提供的一种高性能粉体。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种钛酸锶粉体，其特征在于，所述钛酸锶粉体为核-壳结构粉体，其中，核-壳结构粉体的表面为绝缘钛酸锶粉体，核-壳结构粉体的核内为半导化掺铌的钛酸锶。
2.根据权利要求1所述的粉体，其特征在于，所述绝缘钛酸锶粉体由表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时后，进行离心、清洗、烘干制备得到。
3.根据权利要求1或2所述的粉体，其特征在于，所述钛酸锶粉体由如下方法制备得到：
(1)球形偏钛酸的制备；
(2)球形掺铌钛酸锶的制备；
(3)半导化掺铌钛酸锶；
(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；
(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；
(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。
4.一种制备权利要求1-3任一项所述钛酸锶粉体的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)球形偏钛酸的制备；
(2)球形掺铌钛酸锶的制备；
(3)半导化掺铌钛酸锶；
(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；
(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；
(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。
5.根据权利要求3所述的粉体或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)球形偏钛酸的制备方法为：将钛酸四丁酯在含有10％质量分数的氨水乙醇混合液中水解成无定型的球形偏钛酸，再用它作为钛源合成钛酸锶，得到球形偏钛酸。
6.根据权利要求3所述的粉体或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)球形掺铌钛酸锶的制备方法为：
A.取上述步骤(1)所得的偏钛酸，与八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，先加入去离子水，再加入配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5～10分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时；B.6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液；C.先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次；D.清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，得到球形掺铌钛酸锶。
7.根据权利要求3所述的粉体或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)半导化掺铌钛酸锶的方法为：将所述步骤(2)所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到半导化掺铌钛酸锶，所述半导化掺铌钛酸锶为灰色球形颗粒粉末。
8.根据权利要求3所述的粉体或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，离心、清洗、烘干的详细步骤为：
A.6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液；B.先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次；C.清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，得到球形掺铌钛酸锶。
9.根据权利要求3所述的粉体或权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述球形偏钛酸的直径为1±0.5μm。
10.根据权利要求1-3任一项所述钛酸锶粉体的用途，其特征在于，所述钛酸锶粉体用于制备半导体晶界层陶瓷电容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710052051.2A CN106747421B (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710052051.2A CN106747421B (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106747421A true CN106747421A (zh) | 2017-05-31 |
| CN106747421B CN106747421B (zh) | 2019-10-29 |
Family
ID=58941603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710052051.2A Active CN106747421B (zh) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | 一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106747421B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108456016A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-28 | 日正九安科技（北京）有限公司 | 一种水溶性有机钛肥及其制备方法 |
| CN113979745A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 合肥工业大学 | 一种介电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN117059399A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-11-14 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种基于卷对卷的介质电容制备方法及介质电容 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101723441A (zh) * | 2008-10-22 | 2010-06-09 | 湖南人文科技学院 | 一种钛酸锶超细粉体的制备方法 |
| CN105399427A (zh) * | 2014-08-06 | 2016-03-16 | 国巨股份有限公司 | 含钛化合物核壳粉末及其制作方法，及含钛化合物的烧结体 |
-
2017
- 2017-01-20 CN CN201710052051.2A patent/CN106747421B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101723441A (zh) * | 2008-10-22 | 2010-06-09 | 湖南人文科技学院 | 一种钛酸锶超细粉体的制备方法 |
| CN105399427A (zh) * | 2014-08-06 | 2016-03-16 | 国巨股份有限公司 | 含钛化合物核壳粉末及其制作方法，及含钛化合物的烧结体 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SUNG-YOON CHUNG ET AL.: "Core–Shell Structure Formation in Nb2O5-Doped SrTiO3 by Oxygen Partial Pressure Change", 《J. AM. CERAM. SOC.》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108456016A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-28 | 日正九安科技（北京）有限公司 | 一种水溶性有机钛肥及其制备方法 |
| CN113979745A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 合肥工业大学 | 一种介电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN117059399A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-11-14 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种基于卷对卷的介质电容制备方法及介质电容 |
| CN117059399B (zh) * | 2023-10-11 | 2024-01-26 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种基于卷对卷的介质电容制备方法及介质电容 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106747421B (zh) | 2019-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107151029B (zh) | 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 | |
| CN100418167C (zh) | 单层电容器用晶界层陶瓷介质瓷料、基片的制造方法及其基片 | |
| CN108329027B (zh) | 一种具有双层“芯-壳”结构的细晶储能介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN106747421B (zh) | 一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法 | |
| Pfaff | Sol–gel synthesis of barium titanate powders of various compositions | |
| CN111908914B (zh) | 一种晶界层陶瓷材料、晶界层陶瓷基片的制备方法及其应用 | |
| CN112467198B (zh) | 一种锂离子电池用氧化物固态电解质及其制备方法 | |
| CN104860673A (zh) | 一种低介电损耗CaCu3Ti4O12陶瓷的制备方法 | |
| CN1294103C (zh) | 一种可低温度烧结的钛酸锌高频介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN105801112A (zh) | Nd、Al共掺杂取代Ba0.4Sr0.6TiO3巨介电陶瓷及其制备方法 | |
| CN1308498C (zh) | 纳米晶钛酸锶钡的微波水热合成方法 | |
| CN109553411A (zh) | 一种高击穿场强钛酸铜锶钙介电陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP2023532164A (ja) | 正方晶相チタン酸バリウムナノ粒子の製造方法 | |
| TW200424147A (en) | Method for making raw dielectric ceramic powder, dielectric ceramic, and monolithic ceramic capacitor | |
| CN107500756A (zh) | 一种高介电常数低损耗SrTiO3基介质材料及其制备方法 | |
| CN107216143A (zh) | 一种制备核‑壳结构的钛酸铜钙基陶瓷的方法 | |
| CN111217604A (zh) | 具有高储能密度和效率的钛酸铋钠基电子陶瓷及制备方法 | |
| CN103044027A (zh) | 一种La2Ti2O7：Mn4+多铁性陶瓷及其制备方法 | |
| CN102167580A (zh) | 一种用于高频段的介质陶瓷及其制备方法 | |
| CN115196960A (zh) | 一种兼具高储能密度，高功率密度和高效率的钛酸铋钠基弛豫铁电陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN114478006A (zh) | 一种KNNS-BNZ+CuO压电陶瓷材料及其制备方法、应用 | |
| KR20190066212A (ko) | 티타늄 겔을 이용한 세라믹스의 저온 제조 방법 및 이에 따라 제조된 세라믹스 | |
| CN112723877A (zh) | 一种具有微米内晶型结构的陶瓷-金属无铅压电复合材料及制备方法 | |
| CN103992103B (zh) | 二元系钛酸铜钇-钛酸锶巨介电陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN108409324A (zh) | 一种陶瓷电容器用介质材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 511453 No.6, Changli Road, Dongyong Town, Nansha District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: Guangzhou Tianji Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 510288 west of the fifth floor, 10th floor, No.5 Industrial Zone, nanhuaxi Enterprise Group Co., Ltd., daganwei, Guangzhou, Guangdong Patentee before: AURORA TECHNOLOGIES Co.,Ltd. |