CN107311224A - 一种钛酸钡粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钛酸钡粉体的制备方法，属于功能陶瓷技术领域，包括以下步骤：在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba‑Ti混合溶液；将Ba‑Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，控制反应温度70～90℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba‑Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba‑Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，继续反应0.5～1小时；继续搅拌并陈化，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼，煅烧得到钛酸钡粉体。本发明制备方法条件温和，在烧结过程钛酸钡粉体不易团聚且分散好。

Description

一种钛酸钡粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及功能陶瓷技术领域，特别涉及一种钛酸钡粉体的制备方法。
背景技术
电子陶瓷粉体经高温烧结后固化为具有一定功性能的多晶陶瓷，电子陶瓷粉体的性能在很大程度上影响了电子元器件的性能。随着MLCC大容量、小尺寸化的进一步发展，介电薄膜的厚度迅速降低，对电子粉体的纯度、粒径、均匀性、分散性等方面提出了更加严格的要求。钛酸钡具有较高的介电常数及较低的介电损耗，是电子陶瓷行业重要的原料。
钛酸钡的制备主要有固相法、水热法，草酸法等。传统固相法制备钛酸钡，在煅烧合成过程中合成的钛酸钡粒径大，产生的硬团聚很难分散，球磨时间长易引入杂质，在纯度、分散性方面很难满足MLCC中薄层介电薄膜的需求。草酸法制备钛酸钡共沉淀反应析出的草酸氧钛钡晶粒小，但在煅烧合成钛酸钡的过程中容易产生严重团聚，需经过粉碎、球磨等处理以打开团聚。这样很难制备出高纯、超细、粒度分布好、单分散的BaTiO3以满足高端领域的应用。
发明内容
本发明提供一种钛酸钡粉体的制备方法，该制备方法条件温和，在烧结过程不易团聚且分散好，不需要经球磨粉碎等处理过程。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，控制反应温度70～90℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持70～90℃反应温度，继续反应0.5～1小时；将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，开始存在一个晶核形成的过程，此时溶液呈毛玻璃状，当溶液达到一定的过饱和度时，沉淀开始形成。为增加单位体积的晶核数目，必须降低Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O沉淀的粒径成反比，即晶核形成时，加入高级伯醇、聚乙二醇和硬脂酸，可以促进Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O晶核大量形成。
(3)继续搅拌并陈化1～24小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以590-610℃煅烧1小时，然后以900-1150℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，优选地，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.1～0.8mol/L。
其中，优选地，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
其中，优选地，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2～3:1。
其中，优选地，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，优选地，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15～20。
其中，优选地，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15～20。
其中，优选地，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的3～8‰。
本发明的有益效果：
本发明钛酸钡粉体的制备方法，使用价格低廉、易获取的氯化钡、四氯化钛、草酸为原料，在常压下合成钛酸钡，降低了反应设备的要求，生产过程安全、易操作，且降低了制造成本，很适于规模化生产；通过加入高级伯醇、聚乙二醇和硬脂酸，可以促进Ba(TiO)(C2O4)2·4H2O晶核大量形成，制成膨松的钛酸钡乳浆，之后再煅烧，煅烧过程不产生团聚，煅烧后直接得到膨松的四方相钛酸钡粉体，粒径在0.3～1.0μm，无需经粉碎、研磨处理，分散性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中钛酸钡粉体的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.5mol/L；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为1.0mol/L，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2.5:1；控制反应温度80℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持80℃反应温度，继续反应0.5小时；
(3)继续搅拌并陈化12小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以600℃煅烧1小时，然后以1000℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:18。
其中，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:18。
其中，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的5‰。
制备的钛酸钡粉体的扫描电子显微镜图如图1所示。从图1可以看出，利用扫描电子显微镜观察的钛酸钡粉体颗粒均匀，平均粒径为0.66μm，且具有良好的分散性。
实施例2
本实施例提供一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.1mol/L；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为1.5mol/L，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2:1；控制反应温度90℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持70℃反应温度，继续反应1小时；
(3)继续搅拌并陈化1小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以610℃煅烧1小时，然后以900℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:20。
其中，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15。
其中，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的8‰。
用电子扫描电镜测得钛酸钡粒子平均粒径为0.35μm，且具有良好的分散性。
实施例3
本实施例提供一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.8mol/L；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为0.5mol/L，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为3:1；控制反应温度70℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持90℃反应温度，继续反应0.5小时；
(3)继续搅拌并陈化24小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以590℃煅烧1小时，然后以1150℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15。
其中，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:20。
其中，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的3‰。
用电子扫描电镜测得钛酸钡粒子粒子平均粒径为0.75μm，且具有良好的分散性。
实施例4
本实施例提供一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.4mol/L；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为1.2mol/L，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2:1；控制反应温度85℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持75℃反应温度，继续反应0.5～1小时；
(3)继续搅拌并陈化10小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以600℃煅烧1小时，然后以1000℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:16。
其中，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:18。
其中，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的6‰。
用电子扫描电镜测得钛酸钡粒子平均粒径为0.65μm，且具有良好的分散性。
实施例5
本实施例提供一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液，所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.4mol/L；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为0.8mol/L，所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2.5:1；控制反应温度80℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持80℃反应温度，继续反应1小时；
(3)继续搅拌并陈化20小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以600℃煅烧1小时，然后以1100℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
其中，所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
其中，所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:16。
其中，所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:18。
其中，所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的7‰。
用电子扫描电镜测得钛酸钡粒子平均粒径为0.75μm，且具有良好的分散性。
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在TiCl4溶液中加入BaCl2·2H2O溶解，配制成Ba/Ti摩尔比为1∶1的Ba-Ti混合溶液；
(2)将Ba-Ti混合溶液缓慢滴入H2C2O4水溶液中，控制反应温度70～90℃，当晶核开始形成时，将高级伯醇、聚乙二醇、硬脂酸加入H2C2O4水溶液中，继续缓慢滴入Ba-Ti混合溶液，当溶液为白色浑浊时，加快Ba-Ti混合溶液滴加速度，滴加完毕后，保持70～90℃反应温度，继续反应0.5～1小时；
(3)继续搅拌并陈化1～24小时，压滤分离，固体热洗，然后压滤分离，得到滤饼；
(4)滤饼以590-610℃煅烧1小时，然后以900-1150℃煅烧2小时，得到钛酸钡粉体。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述Ba-Ti混合溶液中Ti4+浓度为0.1～0.8mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述H2C2O4水溶液中H2C2O4的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
4.根据权利要求3所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述H2C2O4水溶液中的H2C2O4与TiCl4的摩尔比为2～3:1。
5.根据权利要求1所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述高级伯醇为C12～C18的伯醇。
6.根据权利要求5所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述高级伯醇加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15～20。
7.根据权利要求1所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇的加入量与H2C2O4水溶液的体积比为1:15～20。
8.根据权利要求1所述的一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于：所述硬脂酸的加入量为TiCl4和BaCl2总量的3～8‰。
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