CN106946566B - 一种片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法，采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以制得的钛酸铋前驱体与碳酸钡、碳酸锶粉料为起始反应物制备片状钛酸锶钡粉体。本发明的原料易得，价格便宜，且原料无毒和腐蚀性，因此对人身健康危害不大及制备设备要求不高。同时。本发明具有工艺简单、工艺参数易控、成本低和易于产业化特点，并且得到的粉体片状形貌较好且稳定。

Description

一种片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料科学中的粉体制备技术领域，具体是一种片状钛酸锶钡粉体的制备方法。
背景技术
钛酸锶钡是具有典型钙钛矿结构的钛酸锶(SrTiO3)和钛酸钡(BaTiO3)形成的固溶体，其拥有高介电可调性，高绝缘电阻，低介电损耗和较高的电容温度稳定性，且可以通过改变材料的钡/锶(Ba/Sr)摩尔比在很宽的范围内调整材料的介电常数和居里温度等优点，如G.X.Hu等人研究了铝酸镁含量对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)介电性能的影响。结果表明，当铝酸镁含量为30wt％时，复合材料在保持较高介电常数(1503，1kHz)及较低介电损耗(0.003,1kHz)，同时具有较高的介电可调性(23.6％,1kV/mm)；A.Jain等人详细研究了钡/锶(Ba/Sr)摩尔比对钛酸锶钡介电性能的影响。研究发现，随钡/锶(Ba/Sr)摩尔比的减小，介电常数先增大后减小，介电损耗和居里温度减小。因此，钛酸锶钡在相控阵天线、介质移相器等领域有着巨大的应用潜力。近年来，为了克服钛酸锶钡材料抗冲击性能差，不易加工成型，难以获得复杂形状构件以及传统固相法制备时的烧结温度高(～1400℃)等缺点，将其与聚合物进行复合，通过材料组成设计，克服两种材料自身的不足，实现复合材料的共振效应和交叉耦合效应，可制备出具有系列化介电常数、高储能密度及介电可调性的钛酸锶钡/聚合物功能复合材料，如Q.Q.Zhang等人研究了陶瓷相和硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)含量对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)/聚偏二氟乙烯(PVDF)功能复合材料介电可调性的影响。研究表明，当陶瓷相含量为40vol％时，复合材料的介电可调性高达7.2％(1kV/mm)，并在此基础上获得了γ-氨丙基三乙氧基硅烷的最佳添加量(4wt％)，进一步提高了复合材料的介电性能；S.H.Liu等人则详细研究了陶瓷相形貌及含量对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)/聚偏二氟乙烯(PVDF)功能复合材料介电性能的影响。当陶瓷相为纳米纤维状且其含量为2.5vol％时，通过淬火技术使得复合材料的储能密度上升到6.8J/cm3；当陶瓷相为纳米管状且其含量为10vol％时，复合材料的介电常数高达48.2(1kHz)，介电损耗为0.072(1kHz)。由上分析可知，若将形貌各向异性高的片状钛酸锶钡粉体与聚合物进行复合，在流延工艺下使片状钛酸锶钡粉体沿流延方向在聚合物基体中定向排列，则可以明显提高复合材料的致密性，增强陶瓷与聚合物的相界面连接性，达到提高复合材料的介电性能的目的。因此，钛酸锶钡粉体的片状形貌对相关复合材料介电性能的影响至关重要。
目前制备钛酸锶钡粉体的方法主要有传统固相法、脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法、水热法，熔盐法等，而制备片状钛酸锶钡粉体的方法仅有：
在公开号为CN101239736A的发明创造中公开了一种薄叶片钛酸锶钡，薄叶状钛酸锶钡(Ba0.8Sr0.2TiO3)粉体是采用溶胶-凝胶与低温燃烧相结合的方法制备，但该方法步骤繁多，工艺复杂，且所得粉体易发生团聚。
在公开号为CN103523824A的发明创造中公开了一种光催化用纳米片状铁电材料的制备方法，纳米片状钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3和Ba0.3Sr0.7TiO3)粉体通过结合溶胶-凝胶法和水热法制备，但该法对生产设备依赖性较强，且制备的粉体尺寸较小，在使用时不易分散。
在公开号为CN103435341A的发明创造中公开了一种低温合成超薄微米片状钛酸锶钡晶体的方法，片状钛酸锶钡(Ba0.66Sr0.34TiO3)粉体是采用熔盐法结合离子交换法合成，即先通过熔盐法制备片状钛酸铋前驱体，然后在氢氧化钠和氢氧化钾提供的液相环境中完成离子交换反应，从而制得片状粉体。该方法虽能在很低的温度下完成反应，但因其反应介质是强碱，对制备设备的要求较高。因此，十分有必要寻找一种简单易行的合成工艺制备具有大径向尺寸、良好结晶性和分散性的片状钛酸锶钡粉体。
发明内容
为克服现有技术中存在的制备工艺繁琐、得到的粉体易团聚，并且对制备设备要求高的不足，本发明提出了一种片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法。
本发明的具体过程是：
步骤1：制备钛酸铋前驱体的混合料。称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2:3～2.2:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:1～1:2。将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
步骤2：煅烧混合料。将步骤1得到的钛酸铋前驱体的混合料置于KSL-1700X-A1型高温炉内。该高温炉以3～5℃/min的升温速率升至950～1050℃并保温6～10h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温。得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤3：清洗。采用去离子水反复洗涤过滤步骤2所得的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物，用硝酸银试剂检测滤液，当滤液中检测不出氯离子时，洗涤完成。80℃条件下烘干后得到片状钛酸铋前驱体。
步骤4：混合片状钛酸锶钡的原料。称量分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和经过洗涤的片状钛酸铋前驱体，其中：碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:1～1:2。将称量的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入步骤3中得到的钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料。
步骤5：煅烧原料。将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以3～5℃/min的升温速率升至730～750℃并保温5～20h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤6：清洗。所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗。
清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为4～6，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
步骤7：80℃条件下烘干。将步骤6中得到的洗涤后的沉淀物置于烘箱中，采用常规方法烘干，得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
本发明采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以制得的钛酸铋前驱体与碳酸钡、碳酸锶粉料为起始反应物制备片状钛酸锶钡粉体。
本发明首先制备片状钛酸铋前驱体；然后以制得的钛酸铋前驱体与碳酸钡、碳酸锶粉料为起始反应物制备片状钛酸锶钡粉体。由图2的X射线衍射图谱可知，最终合成的为纯立方钙钛矿相的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体，且具有良好的结晶性；另外，图谱中的(l00)衍射峰尖锐，说明粉体发生了择优生长。由图3、4、5和6的扫描电子显微镜照片可知，所制粉体大小分布均匀，具有良好的分散性，径向尺寸为3μm～13μm，厚度为0.08μm～0.29μm，由此得出所制备粉体的尺寸可通过调节煅烧温度以及保温时间来控制。由图7的扫描电子显微镜能谱图可知，所制备粉体的元素种类以及原子配比符合设计预期。能够得到预期结果的主要原因是在制备Ba0.6Sr0.4TiO3粉体的煅烧过程中，熔盐融化提供液相环境，一方面使反应能在较低温度下进行；另一方面是在液相环境中发生了拓补化学微晶转变反应，钡锶元素在液相环境中扩散并置换出铋元素，使得钛酸铋前驱体的片状形貌能够保存到Ba0.6Sr0.4TiO3粉体中，且扩散速率的快慢由煅烧温度控制，因此煅烧温度升高会影响粉体尺寸，另外，保温时间的延长有利于晶粒生长，从而也会影响粉体的尺寸。该粉体适合做流延法制备复合材料的陶瓷相，使其能在复合材料中定向排列。本发明的原料易得，价格便宜，且原料无毒和腐蚀性，因此对人身健康危害不大及制备设备要求不高。同时。本发明具有工艺简单、工艺参数易控、成本低和易于产业化特点，并且得到的粉体片状形貌较好且稳定。
附图说明
图1为本发明的两步熔盐法示意图；
图2为实施例1制备的钛酸锶钡粉体的X射线衍射图谱；
图3为实施例1制备的钛酸锶钡粉体的扫描电子显微镜照片；
图4为实施例2制备的钛酸锶钡粉体的扫描电子显微镜照片；
图5为实施例3制备的钛酸锶钡粉体的扫描电子显微镜照片；
图6为实施例4制备的钛酸锶钡粉体的扫描电子显微镜照片；
图7为实施例1制备的钛酸锶钡粉体的扫描电子显微镜能谱；
图8是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1
一种片状钛酸锶钡的制备方法，以原子组成为Ba0.6Sr0.4TiO3的钛酸锶钡为例，采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以分析纯的碳酸钡和碳酸锶粉料与钛酸铋前驱体为反应物，按Ba0.6Sr0.4TiO3摩尔比配料，利用熔盐熔化提供的液体环境进行拓补化学微晶转变反应，最终合成片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。具体实施步骤如下：
步骤1：制备钛酸铋前驱体的混合料。称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:2。将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
步骤2：煅烧混合料。将步骤1得到的钛酸铋前驱体的混合料置于KSL-1700X-A1型高温炉内。该高温炉以3℃/min的升温速率升至950℃并保温6h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温。得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤3：清洗。采用去离子水反复洗涤过滤步骤2所得的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物，用硝酸银试剂检测滤液，当滤液中检测不出氯离子时，洗涤完成。80℃条件下烘干洗涤后得到片状钛酸铋前驱体。
步骤4：混合片状钛酸锶钡的原料。称量分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和经过清洗的片状钛酸铋前驱体，其中：碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:2。将称量的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入步骤3中得到的钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料。
步骤5：煅烧原料。将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以3℃/min的升温速率升至730℃并保温5h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤6：清洗。所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗。
清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为4，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
步骤7：80℃条件下烘干。将步骤6中得到的洗涤后的沉淀物置于烘箱中，采用常规方法烘干，得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
为验证本实施例的效果，制备得到Ba0.6Sr0.4TiO3的X射线衍射图谱、扫描电子显微镜照片和扫描电子显微镜能谱分别如图2、3和7所示。由X射线衍射图谱可见，两步熔盐法制备的Ba0.6Sr0.4TiO3衍射峰与标准Ba0.6Sr0.4TiO3的衍射峰相同，不含其它杂峰，说明本方法所制备的Ba0.6Sr0.4TiO3为纯立方钙钛矿相，另外，X射线衍射图谱中衍射峰尖锐，说明制备的Ba0.6Sr0.4TiO3结晶性较好，且在(100)和(200)衍射峰处强度较大，说明Ba0.6Sr0.4TiO3在(l00)晶面发生了择优生长；由扫描电子显微镜照片可见，本方法制备的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体大小分布均匀，分散性较好，且具有明显的片状形貌，径向尺寸为3μm～7μm，厚度为0.08μm～0.11μm；由扫描电子显微镜能谱可知，所制备的粉体中含有钡、锶、钛、氧和铋元素。
表1制备的片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体的成分
成分 摩尔百分比(％)
钡 12.72
锶 7.16
钛 21.90
氧 56.26
铋 1.96
表1是图7扫描电子显微镜能谱的具体数值。由表可见，钡元素的摩尔百分比与锶元素的摩尔百分比之比接近3:2，且钡和锶元素的摩尔百分比之和与钛元素的摩尔百分比之比接近1:1，说明制备出来的材料与理论的原子比相近，得到的材料能很好的符合预期设计。
实施例二
一种片状钛酸锶钡的制备方法，以原子组成为Ba0.6Sr0.4TiO3的钛酸锶钡为例，采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以分析纯的碳酸钡和碳酸锶粉料与钛酸铋前驱体为反应物，按Ba0.6Sr0.4TiO3摩尔比配料，利用熔盐熔化提供的液体环境进行拓补化学微晶转变反应，最终合成片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。具体实施步骤如下：
步骤1：制备钛酸铋前驱体的混合料。称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2.1:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:1.5。将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
步骤2：煅烧混合料。将步骤1得到的钛酸铋前驱体的混合料置于KSL-1700X-A1型高温炉内。该高温炉以4℃/min的升温速率升至1000℃并保温8h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温。得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤3：清洗。采用去离子水反复洗涤过滤步骤2所得的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物，用硝酸银试剂检测滤液，当滤液中检测不出氯离子时，洗涤完成。80℃条件下烘干洗涤后得到片状钛酸铋前驱体。
步骤4：混合片状钛酸锶钡的原料。称量分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和经过洗涤的片状钛酸铋前驱体，其中：碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:1.5。将称量的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入步骤3中得到的钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料。
步骤5：煅烧原料。将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以4℃/min的升温速率升至740℃并保温10h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤6：清洗。所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗。
清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为5，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
步骤7：80℃条件下烘干。将步骤6中得到的洗涤后的沉淀物置于烘箱中，采用常规方法烘干，得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
制备得到Ba0.6Sr0.4TiO3的扫描电子显微镜照片如图4所示。由扫描电子显微镜照片可见，本方法制备的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体大小分布均匀，分散性较好，且具有明显的片状形貌，径向尺寸为6μm～10μm，厚度为0.13μm～0.18μm。
实施例三
一种片状钛酸锶钡的制备方法，以原子组成为Ba0.6Sr0.4TiO3的钛酸锶钡为例，采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以分析纯的碳酸钡和碳酸锶粉料与钛酸铋前驱体为反应物，按Ba0.6Sr0.4TiO3摩尔比配料，利用熔盐熔化提供的液体环境进行拓补化学微晶转变反应，最终合成片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。具体实施步骤如下：
步骤1：制备钛酸铋前驱体的混合料。称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2.2:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:1。将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
步骤2：煅烧混合料。将步骤1得到的钛酸铋前驱体的混合料置于KSL-1700X-A1型高温炉内。该高温炉以5℃/min的升温速率升至1050℃并保温10h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温。得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤3：清洗。采用去离子水反复洗涤过滤步骤2所得的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物，用硝酸银试剂检测滤液，当滤液中检测不出氯离子时，洗涤完成。80℃条件下烘干洗涤后得到片状钛酸铋前驱体。
步骤4：混合片状钛酸锶钡的原料。称量分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和经过洗涤的片状钛酸铋前驱体，其中：碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:1。将称量的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入步骤3中得到的钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料。
步骤5：煅烧原料。将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以5℃/min的升温速率升至750℃并保温15h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤6：清洗。所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗。
清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为6，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
步骤7：80℃条件下烘干。将步骤6中得到的洗涤后的沉淀物置于烘箱中，采用常规方法烘干，得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
制备得到Ba0.6Sr0.4TiO3的扫描电子显微镜照片如图4所示。由扫描电子显微镜照片可见，本方法制备的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体大小分布均匀，分散性较好，且具有明显的片状形貌，径向尺寸为8μm～12μm，厚度为0.18μm～0.23μm。
实施例四
一种片状钛酸锶钡的制备方法，以原子组成为Ba0.6Sr0.4TiO3的钛酸锶钡为例，采用两步熔盐法，首先制备片状钛酸铋前驱体，然后以分析纯的碳酸钡和碳酸锶粉料与钛酸铋前驱体为反应物，按Ba0.6Sr0.4TiO3摩尔比配料，利用熔盐熔化提供的液体环境进行拓补化学微晶转变反应，最终合成片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。具体实施步骤如下：
步骤1：制备钛酸铋前驱体的混合料。称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2.2:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:1。将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
步骤2：煅烧混合料。将步骤1得到的钛酸铋前驱体的混合料置于KSL-1700X-A1型高温炉内。该高温炉以5℃/min的升温速率升至1000℃并保温8h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温。得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤3：清洗。采用去离子水反复洗涤过滤步骤2所得的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物，用硝酸银试剂检测滤液，当滤液中检测不出氯离子时，洗涤完成。80℃条件下烘干洗涤后得到片状钛酸铋前驱体。
步骤4：混合片状钛酸锶钡的原料。称量分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和经过洗涤的片状钛酸铋前驱体，其中：碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:1。将称量的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入步骤3中得到的钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料。
步骤5：煅烧原料。将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以5℃/min的升温速率升至740℃并保温20h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物。
步骤6：清洗。所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗。
清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为5，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
步骤7：80℃条件下烘干。将步骤6中得到的洗涤后的沉淀物置于烘箱中，采用常规方法烘干，得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
制备得到Ba0.6Sr0.4TiO3的扫描电子显微镜照片如图4所示。由扫描电子显微镜照片可见，本方法制备的Ba0.6Sr0.4TiO3粉体大小分布均匀，分散性较好，且具有明显的片状形貌，径向尺寸为9μm～13μm，厚度为0.23μm～0.29μm。

Claims (4)

1.一种片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，制备钛酸铋前驱体的混合料；
步骤2，煅烧混合料：将得到的钛酸铋前驱体的混合料置于高温炉内；该高温炉以3～5℃/min的升温速率升至950～1050℃并保温6～10h进行煅烧；保温结束后随炉冷却至室温；得到钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物；
步骤3，清洗：对得到的钛酸铋、氯化钠和氯化钾的混合物进行反复清洗，得到片状钛酸铋前驱体；
步骤4，混合片状钛酸锶钡的原料：所述的片状钛酸锶钡原料是分析纯的碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和片状钛酸铋前驱体；称量后将碳酸钡、碳酸锶、氯化钠与氯化钾粉料混合，在无水乙醇介质中球磨12h后加入钛酸铋前驱体，超声搅拌分散3h后烘干，得到碳酸钡、碳酸锶、氯化钠、氯化钾粉料和钛酸铋的混合物，该混合物即为制备片状钛酸锶钡原料；
在混合片状钛酸锶钡原料时，碳酸钡、碳酸锶和片状钛酸铋前驱体按Ba0.6Sr0.4TiO3的摩尔比称量；氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；氯化钠和氯化钾的质量与碳酸钡、碳酸锶和钛酸铋的质量之比为1:1～1:2；
步骤5，煅烧原料：将步骤4得到的片状钛酸锶钡原料置于KSL-1700X-A1型高温炉内，该高温炉以3～5℃/min的升温速率升至730～750℃并保温5～20h进行煅烧，保温结束后随炉冷却至室温；得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物；
步骤6，清洗：所述的清洗是对得到Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物中的三氧化二铋、氯化钠和氯化钾进行清洗；
步骤7，烘干：得到片状Ba0.6Sr0.4TiO3粉体。
2.如权利要求1所述片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法，其特征在于，在制备钛酸铋前驱体的混合料时，称量分析纯的三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料，其中三氧化二铋和二氧化钛的摩尔比为2:3～2.2:3，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1，氯化钠和氯化钾的质量与三氧化二铋和二氧化钛的质量之比为1:1～1:2；将三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾粉料在无水乙醇介质中球磨12h，出料、烘干，得到三氧化二铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾的混合物，该混合物即为钛酸铋前驱体的混合料。
3.如权利要求1所述片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6的清洗中，首先用稀盐酸搅拌清洗所述Ba0.6Sr0.4TiO3、三氧化二铋、氯化钠和氯化钾的混合物，直至清洗沉淀后所得上层溶液中酸碱度为4～6，停止搅拌清洗，其中稀盐酸是由盐酸浓度为36.5％的浓盐酸与去离子水按体积比1:4配得；过滤溶液得到沉淀物，并用去离子水反复洗涤过滤沉淀物，直到滤液用硝酸银试剂检测不出氯离子。
4.如权利要求1所述片状钛酸锶钡粉体材料的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度均为80℃。
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