CN114057222A - 一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用 - Google Patents

一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用，所述方法包括：A、将二氧化钛溶解于去离子水、氨水、氢氧化钾组成的溶液中，然后超声分散得到钛源溶液；B、将所述钛源溶液倒入水热反应釜中密封，置于高温反应箱中进行预羟基活化处理，冷却后得到钛前驱体溶液，活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4‑x，x为1‑4；C、将氢氧化钡溶解于去离子水中，在预设温度下磁力搅拌得到钡源溶液；D、混合所述钡源溶液和所述钛前驱体溶液，然后超声分散后加入无水乙醇，得到混合溶液；E、将所述混合溶液倒入反应釜中，并置于高温反应箱内进行水热反应，以得到水热反应产物；以及F、将所述水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤，干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。

Description

一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及钛酸钡材料领域，进一步涉及一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用，所述钛酸钡粉体适用于多层陶瓷电容器(MLCC)，四方相含量较高，粒径尺寸较小，且分布较窄，单分散较好，以使所述多层陶瓷电容器(MLCC)具有较高的介电常数和电容量，和有利于降低所述多层陶瓷电容器(MLCC)介质层的厚度，满足小型化需求。
背景技术
近年来，随着电子器件越来越趋近于小型化，人们越来越追求尺寸更小的多层陶瓷电容器(MLCC)，即多层陶瓷电容器(MLCC)介质层厚度逐渐变薄。钛酸钡由于具有较高的介电常数，常常作为制备多层陶瓷电容器(MLCC)的介质层的原材料之一，为了降低多层陶瓷电容器(MLCC)介质层的厚度，就需要粒径尺寸更小的钛酸钡粉体。例如，对于制备介质层厚度为2μm的多层陶瓷电容器(MLCC)，所需的钛酸钡粉体的粒径尺寸应小于350nm，且满足粒径分布较窄、单分散好，才能确保多层陶瓷电容器(MLCC)的性能稳定，同时钛酸钡必须具有较高的四方相含量，才能够使制备的多层陶瓷电容器(MLCC)具有较高的介电常数和电容量。也就是说，如何制备四方相含量较高(高四方率)，粒径尺寸较小(纳米化)，且分布较窄，单分散较好的钛酸钡纳米粉体，是实现高性能超薄化介质层的多层陶瓷电容器(MLCC)的关键问题之一。
目前钛酸钡粉体的制备方法主要包括固相烧结法和液相合成法，其中所述液相合成法主要包括溶胶凝胶法、共沉淀法和水热法。
在公开号为CN 106278247 A名称为一种适用于超级电容器的钛酸钡陶瓷的制备方法的中国发明专利中公开了固相烧结法制备钛酸钡。具体参见说明书第6-10段记载“选取BaCO3和TiO2按比例混合制得原料并放入匣钵内振实；其中,BaCO3:TiO2＝1:1-1.05摩尔比；步骤b，一次烧结：步骤a匣钵放入烧结炉中进行第一次烧结，将第一次烧结后的产物通过粉碎工艺后得到细粉材料；步骤c，二次原料制备：将步骤b中细粉材料混合后放入匣钵内震动振实；步骤d，二次烧结：将载有细粉材料的匣钵放入烧结炉中进行第二次烧结，将第二次烧结后的产物通过粉碎工艺后得到成品。”但该专利的缺点在于制备出来的钛酸钡粉体单分散较差，颗粒间二次团聚明显，导致粒径粗大分布宽，难以满足小型化MLCC的应用需求。
在公开号为CN101985385A名称为一种高介电常数钛酸钡陶瓷的制备方法的中国发明专利中公开了溶胶-凝胶法来制备钛酸钡。具体参见说明书第第5-10段记载“将AB溶液混合，在温度40℃-80℃的水浴锅中，进行化学反应，反应时间为10分钟-1小时，得到溶胶状态物；然后在空气中沉化4-6小时，在100℃-160℃烘箱中烘干10h-24h，得到干凝胶……采用粉末压片机在1GPA的压力下压成直径为10-20mm的圆片，在马弗炉中烧结温度至1250℃-1340℃，得到二次烧结的钛酸钡陶瓷”。但该专利的缺点在于溶胶凝胶法涉及有机金属钛源水解，该过程工艺复杂难控制，通常合成粉体粒径大小不均匀。且有机金属盐原料价格昂贵，不利于产业化。
在公开号为CN102976400A名称为一种四方相纳米钛酸钡的制备方法的中国发明专利中公开共沉淀法制备钛酸钡。具体参见说明书第16段记载“将氯化钡和草酸配置成水溶液，然后将钛酸丁酯的醇溶液和草酸溶液混合均匀得草酸氧钛络合离子溶液，……滴加氯化钡溶液反应生成白色的钛酸钡前驱体草酸氧钛钡(BTO)沉淀悬浮液，所得的沉淀悬浮液进行陈化，然后抽滤、洗涤和干燥，最后煅烧得到白色的草酸氧钛钡(BTO)粉体”。但该专利的缺点在于采用共沉淀法获得的粉体粒子一般在500nm以上，且四方相含量低，无法满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
在公开号为CN110028317A名称为纳米钛酸钡粉体及其制备方法、陶瓷介电层及其制备方法的中国发明专利中公开水热合成法制备钛酸钡。具体参见说明书第11段记载“将纳米二氧化钛水分散液与氢氧化钡水溶液快速混合……，将该混合体系进行高压水热合成反应，所得反应产物再经洗涤和干燥，得到纳米钛酸钡粉体。”但该专利的缺点在于采用该方法制备的钛酸钡四方相含量较小，c/a值低于1。此外，用含有氯离子的原材料容易产生滞留的氯离子，使得最终陶瓷产品的性能不好。
在公开号为CN105439196A名称为一种高四方相含量纳米钛酸钡粉体的低温制备方法的中国发明专利中公开了水热合成法制备钛酸钡。参考该专利的说明书的第0042段至0028段记载“S1、称取摩尔比例为1：1的二氧化钛和氧化钡粉体并混合均匀……”。该专利中将二氧化钛和氧化钡粉体混合得到悬浊液，然后进行水热反应，以制备钛酸钡粉体，该方法的制备的钛酸钡粉体的粒径一般在500nm以上，四方相含量较低，无法满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
在公开号为CN110642289A名称为一种低温合成四方相钛酸钡粉体的方法的中国发明专利中公开了水热合成法制备钛酸钡。具体参见说明书第0035-0046段“(1)将Ti(OC4H9)4溶于有机溶剂中，得到钛溶胶；(2)将所述钛溶胶与KOH溶液混合进行沉淀反应，静置分层后，将所得下层物料进行第一水热反应，得到K2Ti2O15；(3)将所述K2Ti2O15、钡盐溶液和碱性试剂混合，将所得混合液进行第二水热反应，固液分离后得到四方相钛酸钡纳米粉体……”。但该专利的缺点在于，在步骤(2)中得到的中间体K2Ti2O15未羟基化，负电性较弱，对钡离子的捕捉能力较差，溶解性较差，导致最终得出的钛酸钡粉体的高四方相含量较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛酸钡粉体的制备方法及其应用，能够提供一种高纯度、粒形规则、单分散效果佳的钛酸钡粉体：钛酸钡含量≥99.5％；高四方相含量(c/a≥1.0095)；粉体粒径范围为150-350nm，其中D50：0.4±0.2μm，D100≤2μm，满足多层陶瓷电容器(MLCC)介质层对钛酸钡粉体粒径、粒径分布、单分散性方面的要求，满足多层陶瓷电容器(MCLL)介质层厚度小于2μm的需要。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
.一种钛酸钡粉体的制备方法，包括：
步骤A、将二氧化钛溶解于去离子水、氨水、氢氧化钾组成的溶液中，然后超声分散得到钛源溶液；
步骤B、将所述钛源溶液倒入水热反应釜中密封，置于高温反应箱中进行预羟基活化处理，冷却后得到钛前驱体溶液，活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4-x，x为1-4；
步骤C、将氢氧化钡溶解于去离子水中，在预设温度下磁力搅拌得到钡源溶液；
步骤D、混合所述钡源溶液和所述钛前驱体溶液，然后超声分散后加入无水乙醇，得到混合溶液；
步骤E、将所述混合溶液倒入反应釜中，并置于高温反应箱内进行水热反应，以得到水热反应产物；以及
步骤F、将所述水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤，然后在预设温度下进行干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤B中，二氧化钛羟基化后PH为8-13，羟基的质量百分数为10-60％。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤B中，活化温度为120-160℃，活化处理时间为2-6h。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤B中，[Ti(OH)x]4-x包括[Ti(OH)]3+、[Ti(OH)2]2+、[Ti(OH)3]+、[Ti(OH)4]，且质量百分比分别为10％-15％，30％-40％，30％-40％，5％-10％。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤A中，按照摩尔比，二氧化钛的摩尔数为0.015-0.14、去离子水为0.5-1.7、氨水为0.026-0.13、氢氧化钾为0.001-0.15。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤C中，按照摩尔比，所述氢氧化钡的摩尔数为0.016-0.15、去离子水为0.5-1.7。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤D中，按照摩尔比，所述无水乙醇的摩尔数为0.034-0.35。
在本申请的一或多个实施例中，所述步骤E中，水热反应的温度为200-220℃，水热反应时间为18-36h。
本发明提供的一种钛酸钡粉体的制备方法，其有益效果在于：
1.在制备过程中，通过钛源溶液进行预羟基化活化处理，得到稳定的钛前驱体溶液，活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4-x，x为1-4，其中活化处理后的钛前驱体溶液的负电性变强，捕捉钡离子的能力增强，有利于在后续的二次水热反应中，反应机理由原位转化反应改变为溶解再结晶反应，提高了相转变反应的效率，有利于制得高纯度、粒形规则、单分散效果佳的钛酸钡粉体。
2.二氧化钛羟基化后PH＞6，表面电位为负，捕捉钡离子的能力增强，优选地，羟基化后的二氧化钛PH为8-13，羟基质量百分数为10-60％，溶解性较强。所述钛前驱体溶液中[Ti(OH)2]2+、[Ti(OH)3]+的含量占比较多，有利于制得效果更佳的钛酸钡粉体。
3.采用氢氧化钾作为矿化剂，相较于氢氧化钠，可以提高最终获得的钛酸钡粉体的高四方率，另外，通过控制氢氧化钾的量，以实现控制所述钛酸钡的均匀成核。
4.通过控制所述去离子水与乙醇的比例，以使制得的所述钛酸钡同时达到高晶型转化与小粒径的效果。
5.通过本方法制备的所述钛酸钡粉体中钛酸钡含量≥99.5％；高四方相含量(c/a≥1.0095)；粉体粒径范围为150-350nm，其中D50：0.4±0.2μm，D100≤2μm，满足多层陶瓷电容器(MLCC)介质层对钛酸钡粉体粒径、粒径分布、单分散性方面的要求，满足多层陶瓷电容器(MCLL)介质层厚度小于2μm的需要。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1为本发明的一个优选实施例的一种钛酸钡粉体的制备方法在实施例1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的SEM图。
图2为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的X射线衍射谱图。
图3为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
图4为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的粒径分布图。
图5为与所述实施例1相对比的在对比例1-1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的SEM图。
图6为与所述实施例1相对比的在对比例1-1的工艺条件下制得钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
图7为与所述实施例1相对比的在对比例1-2的工艺条件下制得钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
图8为与所述实施例1相对比的在对比例1-3的工艺条件下制得钛酸钡粉体的的SEM图。
图9为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例2的工艺条件下制得钛酸钡粉体的X射线衍射谱图。
图10为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例2的工艺条件下制得钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
图11为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例2的工艺条件下制得钛酸钡粉体的SEM图。
图12为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例3的工艺条件下制得钛酸钡粉体的X射线衍射谱图。
图13为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例3的工艺条件下制得钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
图14为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例3的工艺条件下制得钛酸钡粉体的SEM图。
图15为本发明的上述优选实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法在实施例3的工艺条件下制得钛酸钡粉体的粒径分布图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明的一个优选实施例的一种钛酸钡粉体的制备方法，包括：
步骤A、将二氧化钛溶解于去离子水、氨水、氢氧化钾组成的溶液中，然后超声分散得到钛源溶液；
步骤B、将所述钛源溶液倒入水热反应釜中密封，置于高温反应箱中进行预羟基活化处理，冷却后得到钛前驱体溶液，活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4-x，x为1-4；
步骤C、将氢氧化钡溶解于去离子水中，在预设温度下磁力搅拌得到钡源溶液；
步骤D、混合所述钡源溶液和所述钛前驱体溶液，然后超声分散后加入无水乙醇，得到混合溶液；
步骤E、将所述混合溶液倒入反应釜中，并置于高温反应箱内进行水热反应，以得到水热反应产物；以及
步骤F、将所述水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤数次至PH为7，然后在预设温度下进行干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
需要指出的是，所述步骤A与步骤C的顺序可以更换。
值得一提的是，在所述钛酸钡粉体的制备过程中，在所述步骤B中，对所述钛源溶液进行了预羟基化活化处理，以得到相对稳定的钛前驱体溶液，其中活化处理后的钛前驱体溶液的负电性变强，捕捉钡离子的能力增强，有利于在后续的二次水热反应(即步骤E)中，反应机理由原位转化反应改变为溶解再结晶反应，提高了相转变反应的效率，有利于制得高纯度、粒形规则、单分散效果佳的钛酸钡粉体。
优选地，在所述步骤B中，羟基化后的二氧化钛PH为8-13，羟基的质量百分数为10-60％。
优选地，所述步骤B中，活化温度为120-160℃，活化处理时间为2-6h。
优选地，所述步骤B中，活化过程中二氧化钛氧键的断裂与重组的过程为：O＝Ti＝O→O≠Ti≠O→[Ti(OH)x]4-x，其中[Ti(OH)x]4-x包括[Ti(OH)]3+、[Ti(OH)2]2+、[Ti(OH)3]+、[Ti(OH)4]，且质量百分比分别为10％-15％，30％-40％，30％-40％，5％-10％。需要指出的是，未羟基化的二氧化钛表面等电点ph＝6，而二氧化钛羟基化后PH＞6，表面电位为负，捕捉钡离子的能力增强，优选地，羟基化后的二氧化钛PH为8-13，羟基质量百分数为10-60％，溶解性较强。所述钛前驱体溶液中[Ti(OH)2]2、[Ti(OH)3]+的含量占比较多，[Ti(OH)4]为完全羟基化的二氧化钛。
进一步地，本实施例中，在所述步骤A中，采用氢氧化钾作为矿化剂，相较于氢氧化钠，可以提高最终获得的钛酸钡粉体的高四方率，另外，通过控制氢氧化钾的量，以实现控制所述钛酸钡的均匀成核。
优选地，所述步骤A中，按照摩尔比，二氧化钛摩尔数为0.015-0.14、去离子水为0.5-1.7、氨水为0.026-0.13、氢氧化钾为0.001-0.15。
优选地，所述步骤C中，按照摩尔比，所述氢氧化钡的摩尔数为0.016-0.15、去离子水为0.5-1.7。
优选地，所述步骤D中，按照摩尔比，所述无水乙醇的摩尔数为0.034-0.35。
进一步地，在本实施例中，可以通过控制所述去离子水与乙醇的比例，以使制得的所述钛酸钡同时达到高晶型转化与小粒径的效果。
优选地，所述步骤E中，水热反应的温度为200-220℃，水热反应时间为18-36h。
为进一步阐述本实施例的所述钛酸钡粉体的制备方法的优势和意想不到的效果，通过以下几个实施例与对比例进行描述。
在实施例1中提供了一种钛酸钡粉体的制备方法，包括：
步骤1.1，将0.06mol的二氧化钛，分散于20ml去离子水、2ml氨水、0.15mol氢氧化钾的混合溶液中，超声分散20min，得到钛源溶液；
步骤1.2，将所述钛源溶液倒入100ml聚四氟乙烯内衬的水热釜中密封，置于高温反应箱中进行预羟基化活化处理，活化处理温度为140℃，活化处理时间为4h，冷却至室温后，得到钛前驱体溶液，其中活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4-x，x为1-4；
步骤1.3，将0.15mol的八水氢氧化钡，溶解于20ml的去离子水中，在90℃下磁力搅拌60min，得到钡源溶液；
步骤1.4，将所述钡源溶液加入所述钛前驱体溶液中，超声30min后，再加入5ml的无水乙醇，得到混合溶液；
步骤1.5，将所述混合溶液倒入反应釜中密封，并置于高温反应箱中进行水热反应，以得到水热反应产物，水热反应温度为220℃，时间为18h；和
步骤1.6，反应釜冷却至室温，将所述水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤数次至pH为7，80℃真空干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
如附图1所示为在实施例1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的SEM图，通过实施例1的所述钛酸钡粉体制备方法制得钛酸钡粉体分散效果佳，粒径均匀且单一粒径均小于350nm。
如附图2所示为在实施例1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的X射线衍射谱图，图中所示的所述钛酸钡粉体为高纯钛酸钡，无杂质。
如附图3所示为在实施例1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图，图中所示的钛酸钡粉体在45°衍射角处的峰分裂明显，经计算，c/a值高达1.0103。
如附图4所示为在实施例1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的粒径分布图，所述钛酸钡粉体粒径分布窄，D50＝0.401μm，D100＝1.76μm。满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
对比例1-1，与实施例1所不同的是未对所述钛源溶液进行预羟基化活化处理，即在对比例1-1中，未进行所述步骤1.2，并未得到所述钛前驱体溶液，而是将钛源溶液与钡源溶液直接混合得到混合溶液，然后经一次水热反应，以得到钛酸钡粉体。如图5所示为对比例1-1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的SEM图。如图6所示为对比例1-1的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图。
结论，通过实施例1与对比例1-1的对比，可以得出，对比例1-1中采用未进行活化处理的钛源与钡源反应得到的钛酸钡为团聚型结构，且c/a值过低，无法满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要，而实施例1中采用预羟基活化处理的钛源与钡源反应得到的钛酸钡的分散效果相对较佳，粒径均匀且单一粒径均小于350nm，可以满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
对比例1-2，与实施例1不同的是将氢氧化钾改为氢氧化钠，即对比例1-2中采用氢氧化钠作为矿化剂。如图7所示为对比例1-2的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的局部放大X衍射射线谱图。经与实施例1对比，可以得出结论，相较于氢氧化钾，使用氢氧化钠作为矿化剂，c/a值相对较低，无法满足MLCC的需要。
对比例1-3，按照摩尔比，与实施例1不同的是将氢氧化钾的量改为0.17mol，即使用过量的矿化剂，大于本优选实施例提供的氢氧化钾的优选范围0.001-0.15，也大于实施例1中提供的氢氧化钾的量为0.15mol。如图8所示为对比例1-3的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的SEM图。经与实施例1对比，可以得出结论，对比例1-3中使用过量的矿化剂，会诱导晶粒的不均匀长大，导致大颗粒的存在，使得钛酸钡粉体的粒径相对较大，无法满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
另一方面，实施例2提供了一种钛酸钡粉体的制备方法，包括：
步骤2.1，将0.015mol的二氧化钛，分散于10ml去离子水、1ml氨水、0.001mol氢氧化钾的混合溶液中，超声分散20min，得到钛源溶液；
步骤2.2，将所述钛源溶液倒入100ml聚四氟乙烯内衬的水热釜中密封，置于高温反应烘箱中进行预羟基化活化处理，活化处理温度为120℃，活化处理时间为6h，冷却至室温后，得到稳定的钛前驱体溶液；
步骤2.3，将0.016mol的八水氢氧化钡，溶解于10ml的去离子水中，在90℃下磁力搅拌60min，得到钡源溶液；
步骤2.4，将所述钡源溶液缓慢加入所述钛前驱体溶液中，超声30min后，再加入20ml的无水乙醇，得到混合溶液；
步骤2.5，将所述混合溶液装入反应釜中密封，并置于高温反应烘箱中进行水热反应，水热反应温度为200℃，时间为36h；
步骤2.6，反应釜冷却至室温，将水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤数次至pH为7，80℃真空干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
如附图9所示为实施例2的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的X射线衍射谱图，所述钛酸钡粉体为高纯钛酸钡，无杂质。进一步地，如附图10所示为实施例2的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的局部放大X射线衍射谱图，所述钛酸钡粉体在45°衍射角处的峰分裂明显，经计算，c/a值高达1.0096。如附图11所示为实施例2的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的SEM图，所述钛酸钡粉体分散效果佳，粒径均匀且单一粒径均小于350nm；满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
另一方面，实施例3提供了一种钛酸钡粉体的制备方法，包括：
步骤3.1，将0.14mol的二氧化钛，分散于30ml去离子水、5ml氨水、0.07mol氢氧化钾的混合溶液中，超声分散20min，得到钛源溶液；
步骤3.2，将所述钛源溶液倒入100ml聚四氟乙烯内衬的水热釜中密封，置于高温反应烘箱中进行预羟基化活化处理，活化处理温度为160℃，活化处理时间为2h，冷却至室温后，得到稳定的钛前驱体溶液；
步骤3.3，将0.15mol的八水氢氧化钡，溶解于30ml的去离子水中，在90℃下磁力搅拌60min，得到钡源溶液；
步骤3.4，将所述钡源溶液缓慢加入所述钛前驱体溶液中，超声30min后，再加入2ml的无水乙醇，得到混合溶液；
步骤3.5，将所述混合溶液装入反应釜中密封，并置于高温反应烘箱中进行水热反应，水热反应温度为220℃，时间为24h；
步骤3.6，反应釜冷却至室温，将水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤数次至pH为7，80℃真空干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
如附图12所示为实施例3的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的X射线衍射谱图，所述钛酸钡粉体为高纯钛酸钡，无杂质。进一步，如附图13所示为实施例3的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的局部X射线衍射谱图，该工艺条件下制得钛酸钡粉体在45°衍射角处的峰分裂明显，经计算，c/a值高达1.0098。如附图14所示为实施例3的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的SEM图，该工艺条件下制得钛酸钡粉体分散效果佳，粒径均匀且单一粒径均小于350nm。如附图15所示为实施例3的工艺条件下制得的钛酸钡粉体的粒径分布图，该工艺条件下制得钛酸钡粉体粒径分布窄，D50＝0.467μm，D100＝1.89μm。满足单层瓷膜厚度为2μm的MLCC的需要。
依本发明的另一方面，本优选实施例进一步提供一种钛酸钡粉体，所述钛酸钡粉体中钛酸钡含量≥99.5％；高四方相含量(c/a≥1.0095)；粉体粒径范围为150-350nm，其中D50：0.4±0.2μm，D100≤2μm。更进一步地，所述钛酸钡粉体由所述钛酸钡粉体的制备方法制备而成，所述钛酸钡粉体具备高四方率，单分散效果佳，粒径小于350nm，满足多层陶瓷电容器(MLCC)介质层对钛酸钡粉体粒径、粒径分布、单分散性方面的要求。
依本发明的另一方面，本优选实施例进一步提供一种多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器包括由所述的钛酸钡粉体制备的介质层，其中所述介质层的厚度小于2μm。相对于现有的电容器，本优选实施例提供的所述电容器具备较高的介电常数与电容量，可适用于各种电子器件，满足小型化需求。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A、将二氧化钛溶解于去离子水、氨水、氢氧化钾组成的溶液中，然后超声分散得到钛源溶液；
步骤B、将所述钛源溶液倒入水热反应釜中密封，并置于高温反应箱中进行预羟基活化处理，冷却后得到钛前驱体溶液，活化处理后的钛源分子式为[Ti(OH)x]4-x，x为1-4；
步骤C、将氢氧化钡溶解于去离子水中，在预设温度下磁力搅拌得到钡源溶液；
步骤D、混合所述钡源溶液和所述钛前驱体溶液，然后超声分散后加入无水乙醇，得到混合溶液；
步骤E、将所述混合溶液倒入反应釜中，并置于高温反应箱内进行水热反应，以得到水热反应产物；以及
步骤F、将所述水热反应产物用冰醋酸溶液和去离子水沉淀洗涤，然后在预设温度下进行干燥，研磨后得到钛酸钡粉体。
2.根据权利要求1所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，二氧化钛羟基化后PH为8-13，羟基的质量百分数为10-60％。
3.根据权利要求1所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，活化温度为120-160℃，活化处理时间为2-6h。
4.根据权利要求2所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，[Ti(OH)x]4-x包括[Ti(OH)]3+、[Ti(OH)2]2+、[Ti(OH)3]+、[Ti(OH)4]，且质量百分比分别为10％-15％，30％-40％，30％-40％，5％-10％。
5.根据权利要求1至4任一所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，按照摩尔比，二氧化钛的摩尔数为0.015-0.14、去离子水为0.5-1.7、氨水为0.026-0.13、氢氧化钾为0.001-0.15。
6.根据权利要求1至4任一所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，按照摩尔比，所述氢氧化钡的摩尔数为0.016-0.15、去离子水为0.5-1.7。
7.根据权利要求1至4任一所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，按照摩尔比，所述无水乙醇的摩尔数为0.034-0.35。
8.根据权利要求1至4任一所述的钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤E中，水热反应的温度为200-220℃，水热反应时间为18-36h。
9.一种钛酸钡粉体，其特征在于，所述钛酸钡粉体由如权利要求1-8任一所述的钛酸钡粉体的制备方法制得，所述钛酸钡粉体中钛酸钡含量≥99.5％；高四方相含量(c/a≥1.0095)；粉体粒径范围为150-350nm，其中D50：0.4±0.2μm，D100≤2μm。
10.一种多层陶瓷电容器，其特征在于，所述多层陶瓷电容器包括由权利要求9中所述的钛酸钡粉体制备的介质层，其中所述介质层的厚度小于2μm。
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