CN117303435A - 一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 - Google Patents
一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117303435A CN117303435A CN202311247409.9A CN202311247409A CN117303435A CN 117303435 A CN117303435 A CN 117303435A CN 202311247409 A CN202311247409 A CN 202311247409A CN 117303435 A CN117303435 A CN 117303435A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- barium
- chloride
- titanium
- mixed
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 55
- JXDXDSKXFRTAPA-UHFFFAOYSA-N calcium;barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ti+4].[Ba+2] JXDXDSKXFRTAPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 81
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 49
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 34
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 26
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 22
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 8
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 7
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 6
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 5
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- YONPGGFAJWQGJC-UHFFFAOYSA-K titanium(iii) chloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)Cl YONPGGFAJWQGJC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [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 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 23
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 11
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 9
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 5
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 4
- -1 small-molecule organic acid Chemical class 0.000 description 4
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- FQNGWRSKYZLJDK-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Ba] Chemical compound [Ca].[Ba] FQNGWRSKYZLJDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;titanium Chemical compound [Ti].ClOCl XFVGXQSSXWIWIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000005303 weighing 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
-
- 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
- C04B35/468—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 barium titanates
-
- 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
-
- 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
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/60—Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用，涉及材料制备技术领域。包括：将氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液混合，将混合溶液与有机酸溶液混合，将混合溶胶溶液与氯化钙溶液、表面活性剂溶液混合、搅拌反应，将搅拌反应物依次进行离心、干燥、煅烧和粉碎，得到钛酸钡钙陶瓷粉。与现有技术相比，本发明的采用简易的低温溶液反应制备过程，操作简单，成本较低，不需要额外的复杂条件和设备，常温常压下搅拌就可以发生溶液沉淀反应，颗粒为纯四方相晶体结构，颗粒度尺寸较小而且制备得到的钛酸钡钙后续易加工处理，易于较低温度烧结，可以用作制作电子陶瓷器件、滤波器陶瓷器件等多种用途。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，特别是涉及一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用。
背景技术
钛酸钡钙陶瓷是一种具有广泛应用前景的高稳定性介电陶瓷材料，具有相对比较高的介电常数和比较低的介电损耗。随着电子信息技术高速发展，对电子器件的性能指标要求也在不断提升，在不断降低器件尺寸的前提下，对其高频容量、高频稳定性要求越来越高，因此这就对钛酸钡钙基陶瓷材料性能提出了更高的要求。介电陶瓷粉体的性能是决定介电陶瓷产品(电容器、电感)的重要因素，因此制备出具有优异性能的钛酸钡钙基陶瓷粉材料已经成为电子信息材料界的研究热点。
因此通过在微观尺度上对粉体进行性能调控，在技术上实现对其晶相结构、尺寸和形貌等结构的精确可控，从而可以改善其机械性能、介电性能和热烧结性能。在电子器件加工制备过程中钛酸钡钙陶瓷粉体的纯度、固体颗粒大小、晶相、表面结构和形貌等特性直接决定了陶瓷电子器件加工的良品率和后续的使用性能。有关高性能的钛酸钡钙陶瓷粉体的高效制备是现在的研究热点和技术难点。
但是现有常见溶剂热、共沉淀制备方法得到的钛酸钡钙陶瓷粉体固体粒度往往比较大，往往需要高温条件下反应，反应过程相对复杂，所得产品即使在液相中分散颗粒尺寸可以达到纳米级，但是产品干燥处理以后总是使其发生团聚严重或晶相不纯，极大限制了钛酸钡陶瓷材料的开发与应用。高质量的小尺寸纳米级钛酸钡钙基陶瓷粉体的制备及其结构控制是决定钛酸钡钙基陶瓷应用的关键技术难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用，采用本发明的制备方法制备得到的钛酸钡钙陶瓷粉具有纯四方相晶体结构，颗粒粒度尺寸较小。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种钛酸钡钙陶瓷粉的制备方法，包括以下步骤：
1)将氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液混合，得到混合溶液；
所述含钛氯化物溶液中含钛氯化物包括四氯化钛、氯氧化态和三氯化钛中的一种或多种；
2)将所述步骤1)得到的混合溶液与有机酸溶液混合，得到混合溶胶溶液；
所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、草酸和苹果酸中的一种或多种；
3)将所述步骤2)得到的混合溶胶溶液与氯化钙溶液、表面活性剂溶液混合、搅拌反应，得到搅拌反应物；
所述表面活性剂溶液的溶剂为水和有机醇；
所述表面活性剂包括PEG-10000、PEG-40000和F127中的一种或多种；
4)将所述步骤3)得到的搅拌反应物依次进行离心、干燥、煅烧和粉碎，得到钛酸钡钙陶瓷粉。
优选的，所述步骤1)氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液的体积比为500:100～200；
所述氯化钡水溶液中的氯化钡与含钛氯化物溶液中含钛氯化物的质量比为10～15:50～60。
优选的，所述步骤1)氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌30min。
优选的，所述步骤2)有机酸溶液与步骤1)氯化钡水溶液的体积比为300～400:500；
所述有机酸溶液中的有机酸与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为10～12:10～15。
优选的，所述步骤2)混合溶液与有机酸溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌1h。
优选的，所述步骤3)表面活性剂溶液与步骤1)氯化钡水溶液的体积比500～600:500；
所述表面活性剂溶液中的表面活性剂与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为1～2:10～15；
所述氯化钙溶液与氯化钡水溶液的体积比100:500；
所述氯化钙溶液中的氯化钙与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为5～8:10～15。
优选的，所述步骤3)混合溶胶溶液与氯化钙溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min；
所述搅拌反应的时间为12h。
优选的，所述步骤4)离心的条件包括：转速为10000rpm，时间为5min；
所述干燥的条件包括：温度为70～90℃，时间为8h；
所述煅烧的条件包括：温度为900℃，时间为4h；
所述粉碎为气态粉碎，压力为10MPa。
本发明还提供了一种上述技术方案所述制备方法制备得到的钛酸钡钙陶瓷粉。
本发明还提供了上述技术方案所述的钛酸钡钙陶瓷粉在制备陶瓷器件中的应用。
有益效果：
与现有技术相比，本发明通过在水和有机醇的混合溶剂中含钡和钙化合物前驱体先会和钛的氯化物会剧烈水解产生出多种钛酸物种发生反应，后续又与加入到反应体系中小分子有机酸发生反应，小分子有机酸具有一定的配位能力，发生沉淀-溶解-沉淀的复杂过程，在此反应体系中小分子有机酸、有机醇和表面活性剂起到至关重要的作用，它的存在不仅可以减弱溶胶颗粒之间的相互作用，还可以改变相应所得沉淀的表面状态，从而防止沉淀颗粒之间团聚的发生，此外对钛酸钡钙晶相结构进行有效的调控，而后续经过气态粉碎技术可以有效解除产品中颗粒团聚，有效控制产品中的粒度分布，与传统的钛酸钡钙陶瓷粉体合成方法相比，该发明方法可控性强，过程简单、操作方便、成本低廉。而且整个制备反应过程是在室温静态条件下进行,节能环保所得纯四方晶相纳米尺寸钛酸钡钙陶瓷粉具有不规则的球形形貌，表面凹凸不平，而且颗粒分散性良好，颗粒度均匀，粒度尺寸较小，具有广阔的应用前景，特别是在电子信息产业陶瓷电子器件加工领域。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本制备方法得到的纯四方晶相、颗粒尺寸(D50)小于200nm的钛酸钡钙陶瓷粉材料特征透射电子显微镜(TEM)图，由实施例1制得；
图2为单分散的纯四方晶相、颗粒尺寸(D50)小于200nm的钛酸钡钙陶瓷粉材料特征大角X射线谱图，由实施例1制得；
图3为单分散的纯四方晶相、颗粒尺寸(D50)小于200nm的钛酸钡钙陶瓷粉在1220度下烧结所得陶瓷片光学照片。
具体实施方式
本发明提供了；一种钛酸钡钙陶瓷粉的制备方法，包括以下步骤：
1)将氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液混合，得到混合溶液；
所述含钛氯化物溶液中含钛氯化物包括四氯化钛、氯氧化态和三氯化钛中的一种或多种；
2)将所述步骤1)得到的混合溶液与有机酸溶液混合，得到混合溶胶溶液；
所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、草酸和苹果酸中的一种或多种；
3)将所述步骤2)得到的混合溶胶溶液与氯化钙溶液、表面活性剂溶液混合、搅拌反应，得到搅拌反应物；
所述表面活性剂溶液的溶剂为水和有机醇；
所述表面活性剂包括PEG-10000、PEG-40000和F127中的一种或多种；
4)将所述步骤3)得到的搅拌反应物依次进行离心、干燥、煅烧和粉碎，得到钛酸钡钙陶瓷粉。
本发明将氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液混合，得到混合溶液；所述含钛氯化物溶液中含钛氯化物包括四氯化钛、氯氧化态和三氯化钛中的一种或多种。
在本发明中，所述氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液的体积比为500:100～200。在本发明中，所述氯化钡水溶液中的氯化钡与含钛氯化物溶液中含钛氯化物的质量比优选为10～15:50～60。在本发明中，所述氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌30min。
在本发明中，使用的水优选为经过水净化和离子脱除处理得到的水，其中重金属离子、铁、钴、镍离子低于100ppm以下。
本发明将得到的混合溶液与有机酸溶液混合，得到混合溶胶溶液；所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、草酸和苹果酸中的一种或多种。
在本发明中，所述有机酸溶液与氯化钡水溶液的体积比优选为300～400:500。在本发明中，所述有机酸溶液中的有机酸与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比优选为10～12:10～15。在本发明中，所述混合溶液与有机酸溶液优选以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌1h。
本发明将得到的混合溶胶溶液与氯化钙溶液、表面活性剂溶液混合、搅拌反应，得到搅拌反应物；所述表面活性剂溶液的溶剂为水和有机醇；所述表面活性剂包括PEG-10000、PEG-40000和F127中的一种或多种。
在本发明中，所述有机醇优选包括乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、苯甲醇中的一种或多种；所述水与有机醇的体积比优选为300:200～300。在本发明中，所述表面活性剂溶液与氯化钡水溶液的体积优选比500～600:500。在本发明中，所述表面活性剂溶液中的表面活性剂与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比优选为1～2:10～15。在本发明中，所述氯化钙溶液与氯化钡水溶液的体积比优选为100:500。在本发明中，所述氯化钙溶液中的氯化钙与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比优选为5～8:10～15。在本发明中，所述混合溶胶溶液与氯化钙溶液优选以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，然后再与表面活性剂溶液混合进行搅拌反应，所述搅拌反应的时间为12h。
本发明将得到的搅拌反应物依次进行离心、干燥、煅烧和粉碎，得到钛酸钡钙陶瓷粉。在本发明中，所述离心的条件包括：转速为10000rpm，时间为5min。
在本发明中，所述干燥的条件优选包括：温度为70～90℃，时间为8h。在本发明中，所述煅烧的条件优选包括：温度为900℃，时间为4h。在本发明中，所述粉碎优选为气态粉碎，压力为10MPa。
在本发明中，上述混合或者反应使用的容器优选为玻璃容器、有机塑料容器或陶瓷搪瓷容器，包括玻璃烧瓶、玻璃烧杯、表面皿、锥形瓶、广口瓶、称量瓶、试管、量杯、塑料烧杯、陶瓷反应釜、搪瓷反应釜、离心管中的一种或几种。本发明优选在离心后，将沉淀物进行洗涤，所述洗剂使用的溶剂优选为水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。在本发明中，所述煅烧优选采用空气气氛，需要空压机不断鼓入空气。在本发明中，所述粉碎优选为气态粉碎，经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机，功率为5KW，经过旋风分离器收集粉末产品，空气压缩机功率为100KW，为粉碎提供10.0Mpa压缩空气。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的钛酸钡钙陶瓷粉。在本发明中，所述钛酸钡钙陶瓷粉中颗粒尺寸为20～200nm(电镜下)，经过干燥气态粉碎处理以后粒度测试D50小于200nm，比表面积3～20m2/g，表观密度为3.6～4.5g/cm3。
本发明还提供了上述技术方案所述的钛酸钡钙陶瓷粉在制备陶瓷器件中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将15g氯化钡用500ml水在搅拌条件下溶解分散，搅拌30min以后将120ml含有50g四氯化钛水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，继续搅拌1h，然后将10g草酸用400ml水搅拌溶解，然后用蠕动泵加入上述混合溶液中，继续搅拌反应体系1h。将8g氯化钙用100ml水溶解后，加入上述混合溶液中，然后将1.0g PEG-10000用300ml水和200ml乙醇搅拌条件下溶解，也用蠕动泵添加到上述反应体系中，然后继续搅拌反应12h以后，将生成的凝胶溶液产物在10000rpm转速下离心5min分离得到凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中70℃干燥8h以后，经过800℃煅烧4小时后，再经过气体压力为10.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为150nm、纯晶相纳米尺寸钛酸钡钙陶瓷粉体。其形貌和特性见图1-图2所示，其中钙与钡物质量之比为1:9，本技术就是制备具有稳定晶相结构的钛酸钡钙，通过钙的引入可以有效降低材料的介电损耗，提高相应介电陶瓷材料的品质因数，通过XRD(图2所示)表征发现材料是纯四方晶相的钛酸钡钙介电陶瓷粉体，通过后续的冷静压压制、脱脂、烧结得到陶瓷样品片(如图3所示)，测试陶瓷样品片的介电性能，其品质因数可以达到20000以上，高于现阶段商品化的钛酸钡基介电陶瓷粉体样品。
实施例2
将10g氯化钡用500ml水在搅拌条件下溶解分散，搅拌30min以后将100ml含有55g氯氧化钛水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，继续搅拌1h，然后将10g酒石酸用500ml水搅拌溶解，然后用蠕动泵加入上述混合溶液中，继续搅拌反应体系1h。将6g氯化钙用100ml水溶解后，加入上述混合溶液中，然后将1.0g PEG-40000用300ml水和200ml乙醇搅拌条件下溶解，也用蠕动泵添加到上述反应体系中，然后继续搅拌反应12h以后，将生成的凝胶溶液产物在10000rpm转速下离心5min分离得到凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中90℃干燥8h以后，经过900℃煅烧4小时后，再经过气体压力为10.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为180nm、纯四方晶相纳米尺寸钛酸钡钙陶瓷粉体。示其中钙与钡物质量之比为1:19，本技术制备具有稳定晶相结构的钛酸钡钙，通过钙的引入可以有效降低材料的介电损耗，提高相应介电陶瓷材料的品质因数，通过XRD表征发现材料是纯四方晶相的钛酸钡钙介电陶瓷粉体，通过后续的冷静压压制、脱脂、烧结得到陶瓷样品片，测试陶瓷样品片的介电性能，其品质因数可以达到10000以上，高于现阶段商品化的钛酸钡基介电陶瓷粉体样品。
实施例3
将15g氯化钡用500ml水在搅拌条件下溶解分散，搅拌30min以后将200ml含有50g三氯化钛溶液通过蠕动泵加入上述溶液，继续搅拌1h，然后将10g柠檬酸用400ml水搅拌溶解，然后用蠕动泵加入上述混合溶液中，继续搅拌反应体系1h,将5g氯化钙用100ml水溶解后，加入上述混合溶液中，然后将1.0g PEG-10000用300ml水和300ml乙醇搅拌条件下溶解，也用蠕动泵添加到上述反应体系中，然后继续搅拌反应12h以后，将生成的凝胶溶液产物在10000rpm转速下离心5min分离得到凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中70℃干燥8h以后，经过900℃煅烧4小时后，再经过气体压力为10.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为160nm、纯四方晶相纳米尺寸钛酸钡钙陶瓷粉体。其中钙与钡物质量之比为1:10，本技术就是制备具有稳定晶相结构的钛酸钡钙，通过钙的引入可以有效降低材料的介电损耗，提高相应介电陶瓷材料的品质因数，通过表征发现材料是纯四方晶相的钛酸钡钙介电陶瓷粉体，通过后续的冷静压压制、脱脂、烧结得到陶瓷样品片，测试陶瓷样品片的介电性能，其品质因数可以达到20000以上，高于现阶段商品化的钛酸钡基介电陶瓷粉体样品。
实施例4
将15g氯化钡用500ml水在搅拌条件下溶解分散，搅拌30min以后将100ml含有60g四氯化钛溶液通过蠕动泵加入上述溶液，继续搅拌1h，然后将12g苹果酸用300ml水搅拌溶解，然后用蠕动泵加入上述混合溶液中，继续搅拌反应体系1h,将5g氯化钙用100ml水溶解后，加入上述混合溶液中，然后将2.0g F127用300ml水和200ml乙醇搅拌条件下溶解，也用蠕动泵添加到上述反应体系中，然后继续搅拌反应12h以后，将生成的凝胶溶液产物在10000rpm转速下离心5min分离得到凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中70℃干燥8h以后，经过900℃煅烧4小时后，再经过气体压力为10.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D90为150nm、纯四方晶相纳米尺寸钛酸钡钙陶瓷粉体。其中钙与钡物质量之比为1:4，本技术就是制备具有稳定晶相结构的钛酸钡钙，通过钙的引入可以有效降低材料的介电损耗，提高相应介电陶瓷材料的品质因数，通过XRD表征发现材料是纯四方晶相的钛酸钡钙介电陶瓷粉体，通过后续的冷静压压制、脱脂、烧结得到陶瓷样品片，测试陶瓷样品片的介电性能，其品质因数可以达到30000以上，高于现阶段商品化的钛酸钡基介电陶瓷粉体样品。
对比例1
将15g氯化钡用500ml水在搅拌条件下溶解分散，搅拌30min以后将120ml含有60g四氯化钛水溶液通过蠕动泵加入上述溶液，继续搅拌1h，将8g氯化钙用100ml水溶解后，加入上述混合溶液中，然后将10g草酸用400ml水搅拌溶解，然后用蠕动泵加入上述混合溶液中，然后继续搅拌反应12h以后，将生成的凝胶溶液产物在10000rpm转速下离心5min分离得到凝胶，然后用水和乙醇各清洗两次以后，在空气中70℃干燥8h以后，经过800℃煅烧4小时后，再经过气体压力为10.0MPa气态粉碎仪处理，旋风分离器收集得到的粉末样品，可以得到D50为450nm钛酸钡钙陶瓷粉体。其中钙与钡物质量之比为1:9，通过表征发现材料是除了具有四方晶相的钛酸钡钙还具有BaTi2O5等杂相，通过后续的冷静压压制、脱脂、烧结得到陶瓷样品片，测试陶瓷样品片的介电性能，其品质因数只有2000右。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种钛酸钡钙陶瓷粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液混合，得到混合溶液；
所述含钛氯化物溶液中含钛氯化物包括四氯化钛、氯氧化态和三氯化钛中的一种或多种；
2)将所述步骤1)得到的混合溶液与有机酸溶液混合，得到混合溶胶溶液；
所述有机酸包括酒石酸、柠檬酸、草酸和苹果酸中的一种或多种；
3)将所述步骤2)得到的混合溶胶溶液与氯化钙溶液、表面活性剂溶液混合、搅拌反应，得到搅拌反应物；
所述表面活性剂溶液的溶剂为水和有机醇；
所述表面活性剂包括PEG-10000、PEG-40000和F127中的一种或多种；
4)将所述步骤3)得到的搅拌反应物依次进行离心、干燥、煅烧和粉碎，得到钛酸钡钙陶瓷粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液的体积比为500:100～200；
所述氯化钡水溶液中的氯化钡与含钛氯化物溶液中含钛氯化物的质量比为10～15:50～60。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)氯化钡水溶液与含钛氯化物溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌30min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)有机酸溶液与步骤1)氯化钡水溶液的体积比为300～400:500；
所述有机酸溶液中的有机酸与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为10～12:10～15。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)混合溶液与有机酸溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min，混合后再搅拌1h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)表面活性剂溶液与步骤1)氯化钡水溶液的体积比500～600:500；
所述表面活性剂溶液中的表面活性剂与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为1～2:10～15；
所述氯化钙溶液与氯化钡水溶液的体积比为100:500；
所述氯化钙溶液中的氯化钙与氯化钡水溶液中的氯化钡的质量比为5～8:10～15。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)混合溶胶溶液与氯化钙溶液以滴加形式混合，滴加速度为20～1000ml/min；
所述搅拌反应的时间为12h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)离心的条件包括：转速为10000rpm，时间为5min；
所述干燥的条件包括：温度为70～90℃，时间为8h；
所述煅烧的条件包括：温度为900℃，时间为4h；
所述粉碎为气态粉碎，压力为10MPa。
9.一种权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的钛酸钡钙陶瓷粉。
10.权利要求9所述的钛酸钡钙陶瓷粉在制备陶瓷器件中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311247409.9A CN117303435A (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311247409.9A CN117303435A (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117303435A true CN117303435A (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=89254827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311247409.9A Pending CN117303435A (zh) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | 一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117303435A (zh) |
-
2023
- 2023-09-26 CN CN202311247409.9A patent/CN117303435A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100310186B1 (ko) | 결정성세라믹페로브스카이트화합물분말의제조방법 | |
| CN115974550B (zh) | 一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法 | |
| CN107151029B (zh) | 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺 | |
| CN102452684B (zh) | 自调控溶剂热一步合成单分散钛酸钡纳米晶的方法 | |
| CA2851432A1 (en) | Manganese-bearing metal phosphates and process for the production thereof | |
| CN112850806B (zh) | 一种高纯度球形四氧化三钴的制备方法 | |
| US11542172B1 (en) | Methods for preparing high-purity boehmite and porous gamma-alumina nano-powder | |
| WO2020215536A1 (zh) | 纳米钛酸钡微晶及其制备方法和钛酸钡粉体及其制备方法 | |
| CN113292097A (zh) | 一种制备高四方性钛酸钡粉体的方法 | |
| CN1281498C (zh) | 均匀沉淀－超临界二氧化碳干燥法制备纳米氧化镁的方法 | |
| CN1636932A (zh) | 纳米氧化钇稳定氧化锆材料的微波水热合成方法 | |
| CN113348150B (zh) | 钛氧化物、钛氧化物的制造方法以及使用含有钛氧化物的电极活性物质的锂二次电池 | |
| CN112573570A (zh) | 一种掺杂钪铈氧化锆超细粉体及其制备方法 | |
| CN117303435A (zh) | 一种钛酸钡钙陶瓷粉及其制备方法和应用 | |
| CN114105191B (zh) | 一种纳米级钛酸钡粉体及其制备工艺 | |
| CN117486601A (zh) | 一种钛酸钡陶瓷粉及其制备方法和应用 | |
| CN115246653A (zh) | 纳米氧化镝及其制备方法与应用 | |
| CN109133161B (zh) | 一种钛酸锶纳米颗粒的制备方法 | |
| CN101525151B (zh) | 高纯电子级钛酸锶的生产工艺 | |
| CN114195510B (zh) | 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法 | |
| CN118084049A (zh) | 一种钛酸锶陶瓷粉材料及其制备方法和应用 | |
| JP3878867B2 (ja) | インジウム水酸化物及び酸化物 | |
| CN114249347A (zh) | 一种纯晶相纳米尺寸钛酸镁陶瓷粉及其制备方法 | |
| CN110642289A (zh) | 一种低温合成四方相钛酸钡纳米粉体的方法 | |
| CN112174205A (zh) | 氢氧化氧钒稳定乙醇溶液分散体系及利用其制备m相vo2纳米粉体的方法 |
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 |