CN107151029B - 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 - Google Patents
一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107151029B CN107151029B CN201710293084.6A CN201710293084A CN107151029B CN 107151029 B CN107151029 B CN 107151029B CN 201710293084 A CN201710293084 A CN 201710293084A CN 107151029 B CN107151029 B CN 107151029B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- barium
- solution
- powder
- sol
- titanate
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005049 combustion synthesis Methods 0.000 title claims abstract description 12
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 47
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 37
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims abstract description 21
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims abstract description 20
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 14
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract description 11
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 7
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- WNKMTAQXMLAYHX-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)titanium Chemical compound [Ba+2].[O-][Ti]([O-])=O WNKMTAQXMLAYHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000207740 Lemna minor Species 0.000 description 1
- 235000006439 Lemna minor Nutrition 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000001855 Portulaca oleracea Nutrition 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N barium titanium Chemical compound [Ti].[Ba] XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005285 chemical preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/003—Titanates
- C01G23/006—Alkaline earth titanates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/008—Thermistors
-
- 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
-
- 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
- H01G4/30—Stacked capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种四方相钛酸钡粉体的溶胶‑水热法制备工艺,包括:将钛酸四丁酯与冰醋酸、短链醇类混合制得钛酸四丁酯溶液,将钡盐溶液缓慢加至钛酸四丁酯溶液中,磁力搅拌,形成均匀的溶胶,然后用矿化剂调节溶液pH值≥13,得到水热反应前驱体。将前驱体转移到水热反应釜中,然后把反应釜放进干燥箱中进行水热处理,冷却后再将粉体洗涤并干燥,可得钛酸钡粉体。本工艺方法操作简单,粉体粒子尺寸可控,纯度高,分散性良好,反应温度低,粉体为四方相结构,没有杂相。该粉体可用作超级电容器用MLCC的基体材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种四方相钛酸钡纳米粉体及其制备方法,更详细地说是关于溶胶-水热法制备四方相钛酸钡粉体的工艺,属于无机非金属材料制备领域。
背景技术
钛酸钡具有高介电常数、低介电损耗和优良的铁电、压电性能,且对环境友好,广泛应用于热敏电阻、铁电压电元器件和多层陶瓷电容器(MLCC)的介质材料,被誉为电子陶瓷工业的支柱。特别地,高纯四方相钛酸钡粉体是陶瓷超级电容器的关键基体材料。因此,高纯四方相钛酸钡粉体的制备方法成为研究热点。
传统的固相法制备的粉体尺寸大且均匀性差,严重影响陶瓷性能。而钛酸钡粉体的湿化学制备方法具有纯度高、均匀性好等优点,得到了广泛的应用,其中溶胶-凝胶法和水热法以其优点成为制备钛酸钡粉体主要的湿化学方法。溶胶-凝胶法组成精确、成分易控制且得到的粉体高纯,但缺点是煅烧温度较高且制得的粉体容易团聚。水热法合成温度低、粉体大小均匀、分散性好且直接生成氧化物,避免了高温煅烧和可能形成硬团聚,可弥补溶胶-凝胶法的缺点。随着科学技术的发展,单一的合成方法已经不能满足高性能钛酸钡粉体制备的需要。因此,基于制备方法的改进和研究手段的拓宽,各种技术手段的联合使用可以降低合成钛酸钡的反应温度,缩短反应时间,并且制得粒径小、分散性好、纯度高的粉体。将溶胶-凝胶法和水热法联用,同时结合溶胶-凝胶法和水热法的优点,来合成钛酸钡粉体的技术,称为溶胶-水热法。
龚淑萍等人(溶胶-水热法制备钛酸钡基PTC超细粉体,华中科技大学学报(自然科学版),35(2007)113-116)报道,将乙酸钡和冰乙酸按比例混合形成透明溶液,再用无水乙醇稀释钛酸四丁酯获得钛的前驱物,钡的乙酸溶液缓慢滴加到钛的前驱物中,形成浅黄色透明溶胶。然后将KOH热溶液加入到溶胶中强烈搅拌形成水热反应前驱物。采用溶胶-水热法制备,获得了符合化学计量比、晶粒尺寸30nm左右的立方相钛酸钡纳米粉体。该方法的不足之处为钛酸钡粉体为立方相并含有碳酸钡杂相。Wang等人(Low-temperature synthesisof BaTiO3powders by the sol–gel-hydrothermal method,Ceramics International 39(2013)7127–7134)报道,将无水乙醇与钛酸四丁酯形成的溶液逐滴加入到冰醋酸与醋酸钡形成的溶液中,得到透明溶胶并凝胶化,真空干燥后的干凝胶与KOH反应,采用溶胶-凝胶-水热法,获得了钛酸钡粉体。该方法需要制备干凝胶,过程稍显复杂且合成的钛酸钡粉体为立方相。Yang等人(Monodisperse hollow perovskite BaTiO3nanostructures preparedby a sol-gel-hydrothermal method,Ceramics International,40(2014)9663-9670)报道,钛酸四丁酯、硝酸、乙酰丙酮和去离子水在水浴搅拌条件下形成溶胶,凝胶后与醋酸钡反应,控制钛钡比,KOH做矿化剂,同样采用溶胶-凝胶-水热法获得了平均粒径86.7nm的单分散中空钛酸钡纳米粒子。该法也有凝胶过程,合成的钛酸钡同样为立方相且合成温度较高(200℃)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯度高、分散性好、粉体粒径可控和晶型良好的四方相钛酸钡纳米粉体的制备方法。该法为溶胶-水热法,工艺简单,合成温度低。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺,包括:将钡盐溶液与钛酸四丁酯溶液混合后得到溶胶,溶胶与矿化剂混合调节溶胶的pH值≥13得到钛酸钡前驱体悬浊液;
将钛酸钡前驱体悬浊液进行水热反应,水热反应的温度为100~160℃,水热反应的时间为6~48h,即得四方相钛酸钡粉体。
具体的,钡盐与钛酸四丁酯的摩尔比为:1:1。
进一步的,所述的钛酸四丁酯溶液为将钛酸四丁酯与冰醋酸和短链醇混合得到的溶液,钛酸四丁酯、冰醋酸和短链醇的体积比为1:2:3。
更具体的,所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或乙二醇。
还有,所述的钡盐溶液为氯化钡溶液、醋酸钡溶液、硝酸钡或氢氧化钡溶液。
另外,所述的矿化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步的,还包括将水热反应的产物进行洗涤干燥得到四方相钛酸钡粉体,洗涤包括将水热反应产物依次经50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序进行洗涤,干燥温度为60℃。
最好的,所述的水热反应中反应釜的填充率为70%~80%。
与现有技术相比,本发明的优点为:
本发明所述的制备钛酸钡粉体方法为溶胶-水热法,利用溶胶-凝胶法精确控制组成和纯度,同时水热法合成温度低,因而同时具备溶胶-凝胶法和水热法的优点。本发明实际操作简单,省去了凝胶过程,合成的钛酸钡粉体为四方相结构且无杂相,结晶性良好,粒径范围为60~150nm,颗粒形貌为球形或近似球形,粉体纯度高、分散性好,晶粒均匀性好,烧结活性高等特点。水热反应温度≤160℃,无需进一步处理。通过调节溶剂、原料、矿化剂种类和反应条件,可以调节颗粒尺寸和分散性。本发明原料易得、成本低廉、易于工业化生产,制得的钛酸钡纳米粉体,可用于超级电容器用MLCC的基体材料和热敏电阻。
附图说明
图1为实施例1~4得到的钛酸钡粉体的XRD图谱;
图2为实施例1~4得到的钛酸钡粉体的SEM照片;
具体实施方式
一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺,包括如下步骤:
(1)首先将钛酸四丁酯与冰醋酸、短链醇类混合制得钛酸四丁酯溶液;
(2)将钡盐溶液滴加至钛酸四丁酯溶液中,磁力搅拌,得到均匀的溶胶;
(3)在加热和磁力搅拌条件下,将矿化剂溶液加入到溶胶中,调节pH值≥13,得到钛酸钡前驱体悬浊液;
(4)将得到的前驱体悬浊液加入到水热反应釜中,控制溶液填充率,在干燥箱中控制温度100~160℃水热反应6~48h,制得钛酸钡浆料;
(5)将钛酸钡浆料用布氏漏斗进行抽滤,经洗涤和干燥后得四方相钛酸钡粉体。
进一步地,步骤(1)中短链醇类为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或乙二醇。
进一步地,步骤(1)中钛酸四丁酯溶液中钛酸四丁酯、冰醋酸和短链醇的体积比为:1:2:3。本发明的钛酸四丁酯溶液包含钛酸四丁酯、冰醋酸和短链醇,其他发明中的钛酸四丁酯溶液有的不含有冰醋酸(有些会将冰醋酸与钡盐形成溶液),有的不含醇。本发明中短链醇为溶剂,对于四方相钛酸钡粉体的制备非常重要,是形成四方相钛酸钡的重要影响因素。
进一步地,步骤(1)中钡盐为氯化钡、醋酸钡、硝酸钡或氢氧化钡。
进一步地,步骤(2)中钛盐和钡盐的摩尔比为1:1。
进一步地,步骤(3)中矿化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。矿化剂的化学性质和浓度影响物质在其中的溶解度与生长速率。本发明中的氢氧化钠或氢氧化钾起矿化和调节pH值的作用,没有矿化剂无法形成前驱体。所以,本发明中矿化剂对形成四方相钛酸钡及钛酸钡的形貌非常重要。
进一步地,步骤(4)中反应釜填充率为70%~80%。
进一步地,步骤(5)中洗涤和干燥步骤,洗涤过程按50%醋酸溶液(体积百分数)、水和无水乙醇顺序进行,各洗涤2~3次后,粉体在干燥箱中60℃烘干。
下面结合具体实施例来对本发明进一步说明。
实施例1:
按钛源和钡源的摩尔比为1:1,称取钛酸四丁酯11.0005g,加入冰醋酸和无水乙醇,控制钛酸四丁酯、冰醋酸和无水乙醇的体积比为1:2:3,磁力搅拌,制得钛酸四丁酯溶液;再称取7.8971g氯化钡,加入40mL蒸馏水加热搅拌使完全溶解,得醋酸钡溶液;将氯化钡溶液滴加至钛酸四丁酯溶液中,50℃加热并磁力搅拌,得到均匀的淡黄色透明溶胶;然后,将矿化剂4mol/L的NaOH溶液加入到上述溶胶中,调节pH值≥13,持续搅拌,得到白色钛酸钡前驱体悬浊液;将得到的前驱体悬浊液加入到水热反应釜中,120℃水热反应24小时,反应釜自然冷却至室温。倒去上层清液,将产物进行抽滤并洗涤,洗涤过程按50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序依次进行,各洗涤3次后,粉体在干燥箱中60℃烘干得钛酸钡粉体,如图1a和图2a所示,粉体为四方相结构,颗粒形貌为球形或近似球形,颗粒尺寸约为80~100nm,扫描电镜观察发现分散性较好,分布集中。
实施例2:
按钛源和钡源的摩尔比为1:1,称取钛酸四丁酯9.9990g,加入冰醋酸和无水乙醇,控制钛酸四丁酯、冰醋酸和无水乙醇的体积比为1:2:3,磁力搅拌,制得钛酸四丁酯溶液;再称取7.5061g醋酸钡,加入40mL蒸馏水加热搅拌使完全溶解,得醋酸钡溶液;将醋酸钡溶液滴加至钛酸四丁酯溶液中,50℃加热并磁力搅拌,得到均匀的淡黄色透明溶胶;然后,将矿化剂4mol/L的NaOH溶液加入到上述溶胶中,调节pH值≥13,持续搅拌,得到白色钛酸钡前驱体悬浊液;将得到的前驱体悬浊液加入到水热反应釜中,120℃水热反应12小时,反应釜自然冷却至室温。倒去上层清液,将产物进行抽滤并洗涤,洗涤过程按50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序依次进行,各洗涤3次后,粉体在干燥箱中60℃烘干得钛酸钡粉体,如图1b和2b所示,粉体为四方相结构,颗粒形貌为球形或近似球形,颗粒尺寸为60~80nm,扫描电镜观察发现分散性较好,分布集中。
实施例3:
按钛源和钡源的摩尔比为1:1,称取钛酸四丁酯10.9004g,加入冰醋酸和甲醇,控制钛酸四丁酯、冰醋酸和无水乙醇的体积比为1:2:3,磁力搅拌,制得钛酸四丁酯溶液;再称取7.8252g氯化钡,加入40mL蒸馏水加热搅拌使完全溶解,得氯化钡溶液;将氯化钡溶液滴加至钛酸四丁酯溶液中,50℃加热并磁力搅拌,得到均匀的淡黄色透明溶胶;然后,将矿化剂4mol/L的NaOH溶液加入到上述溶胶中,调节pH值≥13,持续搅拌,得到白色钛酸钡前驱体悬浊液;将得到的前驱体悬浊液加入到水热反应釜中,100℃水热反应48小时,反应釜自然冷却至室温。倒去上层清液,将产物进行抽滤并洗涤,洗涤过程按50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序依次进行,各洗涤3次后,粉体在干燥箱中60℃烘干得钛酸钡粉体,如图1c和2c所示,粉体为四方相结构,颗粒形貌为球形或近似球形,颗粒尺寸为70~90nm,扫描电镜观察发现分散性较好,分布集中。
实施例4:
按钛源和钡源的摩尔比为1:1,称取钛酸四丁酯12.1652g,加入20mL冰醋酸,30mL无水乙醇,钛酸四丁酯、冰醋酸和无水乙醇的体积比为1:2:3,磁力搅拌,制得钛酸四丁酯溶液;再称取8.7332g氯化钡,加入40mL蒸馏水加热搅拌使完全溶解,得氯化钡溶液;将氯化钡溶液滴加至钛酸四丁酯溶液中,50℃加热并磁力搅拌,得到均匀的淡黄色透明溶胶;然后,将矿化剂4mol/L的KOH溶液加入到上述溶胶中,调节pH值≥13,持续搅拌,得到白色钛酸钡前驱体悬浊液;将得到的前驱体悬浊液加入到水热反应釜中,160℃水热反应12小时,反应釜自然冷却至室温。倒去上层清液,将产物进行抽滤并洗涤,洗涤过程按50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序依次进行,各洗涤3次后,粉体在干燥箱中60℃烘干得钛酸钡粉体,如图1d和2d所示,粉体为四方相结构,颗粒形貌为球形或近似球形,颗粒尺寸为100~120nm,扫描电镜观察发现分散性较好,分布集中。
在上述实施例1~4中,若形成前驱体时的pH<13,则形成结晶性差或无法形成四方相钛酸钡粉体。若水热反应温度低于100℃,也将无法获得结晶性良好的四方相钛酸钡粉体。洗涤过程需按50%醋酸溶液(体积分数)、水和无水乙醇顺序依次进行,否则会有有机物残留而无法得到纯钛酸钡粉体。
以上所述仅是对本发明较佳实施例进行描述,并非对本发明的范围进行限定,任何本领域技术人员对本发明的技术方案所作的各种变形和改进,均应视为在本发明权利要求书确定的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺,其特征在于,包括:将钡盐溶液与钛酸四丁酯溶液混合后得到溶胶,溶胶与矿化剂混合调节溶胶的pH值≥13得到钛酸钡前驱体悬浊液;
将钛酸钡前驱体悬浊液进行水热反应,水热反应的温度为100~160℃,水热反应的时间为12~48h,即得四方相钛酸钡粉体;
钡盐与钛酸四丁酯的摩尔比为:1:1;
所述的钛酸四丁酯溶液为将钛酸四丁酯与冰醋酸和短链醇混合得到的溶液,钛酸四丁酯、冰醋酸和短链醇的体积比为1:2:3;
所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或乙二醇;
所述的钡盐溶液为以水为溶剂的氯化钡溶液、醋酸钡溶液、硝酸钡或氢氧化钡溶液;
所述的矿化剂为氢氧化钠或氢氧化钾,矿化剂的浓度为4mol/L。
2.如权利要求1所述的四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺,其特征在于,还包括将水热反应的产物进行洗涤干燥得到四方相钛酸钡粉体,洗涤包括将水热反应产物依次经体积分数为50%的醋酸溶液、水和无水乙醇顺序进行洗涤,干燥温度为60℃。
3.如权利要求1或2所述的四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺,其特征在于,所述的水热反应中反应釜的填充率为70%~80%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710293084.6A CN107151029B (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710293084.6A CN107151029B (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107151029A CN107151029A (zh) | 2017-09-12 |
CN107151029B true CN107151029B (zh) | 2019-01-15 |
Family
ID=59793117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710293084.6A Expired - Fee Related CN107151029B (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107151029B (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108160074B (zh) * | 2017-12-25 | 2020-12-04 | 扬州大学 | 载金BaTiO3光催化剂的制备方法 |
CN110743384B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-12-10 | 三达膜科技(厦门)有限公司 | 一种陶瓷纳滤膜的制备方法 |
CN115135606B (zh) * | 2020-02-27 | 2024-07-16 | 东南大学 | 一种制备四方相钛酸钡纳米颗粒的方法 |
CN113603135A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 化学与精细化工广东省实验室潮州分中心 | 一种钇掺杂小尺寸钛酸钡纳米粉体的制备方法 |
CN113511673A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-10-19 | 化学与精细化工广东省实验室潮州分中心 | 一种高轴率、高分散钛酸钡粉体的制备方法 |
CN114890461B (zh) * | 2022-01-18 | 2023-08-22 | 景德镇陶瓷大学 | 一种四方相钛酸钡三阶等继承组装枝晶微纳结构的制备方法及其制得的产品 |
CN114477273A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-13 | 重庆新申世纪新材料科技有限公司 | 一种四方相纳米钛酸钡粉末的水热法制备工艺 |
CN115483383A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-16 | 陕西科技大学 | 一种钛酸钡包覆三元正极材料及其制备方法和应用 |
CN115924963B (zh) * | 2022-12-14 | 2024-08-16 | 深圳先进电子材料国际创新研究院 | 水热法合成四方相纳米钛酸钡的制备方法、四方相纳米钛酸钡及其应用 |
CN116768264A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-19 | 有研金属复材技术有限公司 | 一种溶胶-凝胶-水热法制备Li2TiO3粉末的方法 |
CN116924795A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-10-24 | 华东理工大学 | 一种基于水热法制备锆钛酸钡纳米陶瓷包覆结构的方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1323759A (zh) * | 2001-07-06 | 2001-11-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 纳米级四方相钛酸钡粉末及制备方法 |
CN102502798A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 南京航空航天大学 | 一种单分散钛酸钡纳米粉体的制备方法 |
CN102887705A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-23 | 浙江大学 | 一种四方相钛酸钡BaTiO3中空纳米晶的制备方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4252508B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2009-04-08 | Tdk株式会社 | チタン酸バリウム粉末の製造方法及びその粉末並びにそれを用いた積層セラミック電子部品 |
-
2017
- 2017-04-28 CN CN201710293084.6A patent/CN107151029B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1323759A (zh) * | 2001-07-06 | 2001-11-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 纳米级四方相钛酸钡粉末及制备方法 |
CN102502798A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 南京航空航天大学 | 一种单分散钛酸钡纳米粉体的制备方法 |
CN102887705A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-23 | 浙江大学 | 一种四方相钛酸钡BaTiO3中空纳米晶的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Preparation and characterization of monodispersed BaTiO3 nanocrystals by sol–hydrothemal method;Hongjuan Zheng等;《Journal of Crystal Growth》;20121123;第363卷;第300-307页 |
溶胶-水热法制备BaTiO3基PTC超细粉体;龚树萍等;《华中科技大学学报(自然科学版)》;20071130;第35卷(第11期);第113-116页 |
溶胶-水热法制备钛酸钡陶瓷粉体及性能研究;郑红娟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20140715(第7期);第25-27页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107151029A (zh) | 2017-09-12 |
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 | |
CN104477978B (zh) | 一种制备钙钛矿纳米粉体的方法 | |
CN101973578A (zh) | 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 | |
CN115135606B (zh) | 一种制备四方相钛酸钡纳米颗粒的方法 | |
CN102976400A (zh) | 一种四方相纳米钛酸钡的制备方法 | |
CN102241516A (zh) | 一种水基溶胶-凝胶法制备Li4SiO4陶瓷粉体的方法 | |
CN106187163B (zh) | 一种稀土钕掺杂的高四方相钛酸钡及其制备方法 | |
CN104229874A (zh) | 一种钛酸锶纳米粉体的制备方法 | |
KR102590443B1 (ko) | 나노 티탄산바륨 미세 결정 및 그 제조 방법과 티탄산바륨 파우더 및 그 제조 방법 | |
Chen et al. | Phase structure and electric properties of Bi0. 5 (Na0. 825K0. 175) 0.5 TiO3 ceramics prepared by a sol–gel method | |
CN106430289B (zh) | 一种低温制备高比表面积纳米镓酸盐尖晶石的方法 | |
CN102557634B (zh) | 多组分微量共掺杂锆钛酸锶钡基微粉制备方法 | |
CN104556216B (zh) | 一种采用非水解溶胶-凝胶工艺制备钛酸钡纳米粉体的方法 | |
CN104446445B (zh) | 一种单分散钛酸钡纳米粉体的制备方法 | |
CN113292097A (zh) | 一种制备高四方性钛酸钡粉体的方法 | |
CN102674442A (zh) | 采用微波水热法制备钛酸锶纳米粉体的方法 | |
CN109502643B (zh) | 一种硼镁共掺杂vo2粉体及其制备方法和应用 | |
CN106268612B (zh) | 一种多孔钛酸锶钡粉体的制备方法 | |
CN100462332C (zh) | 一种用乳酸助剂法制备纳米钛酸锶的方法 | |
CN1272280C (zh) | 一种掺铌钛酸钡粉体的制备方法 | |
CN105254295A (zh) | 一种钕掺杂钛酸钡纳米陶瓷粉体的制备方法 | |
CN107117650B (zh) | 一种单分散二氧化钛微球及制备方法和应用 | |
CN101525151B (zh) | 高纯电子级钛酸锶的生产工艺 | |
CN104326501A (zh) | 一种钇铝石榴石纳米粉体的合成方法 | |
CN112661508B (zh) | 一种低烧高储能锆钛酸锶钡基陶瓷材料及其制备方法 |
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 | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190115 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |