CN117466330A - 一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 - Google Patents
一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117466330A CN117466330A CN202311206124.0A CN202311206124A CN117466330A CN 117466330 A CN117466330 A CN 117466330A CN 202311206124 A CN202311206124 A CN 202311206124A CN 117466330 A CN117466330 A CN 117466330A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- barium
- barium titanate
- tetragonal phase
- titanium
- phase nano
- 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
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 90
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 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 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 26
- XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N barium titanium Chemical compound [Ti].[Ba] XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- ZUDYPQRUOYEARG-UHFFFAOYSA-L barium(2+);dihydroxide;octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ba+2] ZUDYPQRUOYEARG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 19
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 claims description 10
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 56
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 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 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction 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
- 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
- C01P2004/60—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
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法，本发明以钛的化合物为钛源，以氢氧化钡为钡源，以水为介质，添加适量分散剂和晶型控制剂，通过溶解、混合、干燥重结晶、煅烧、研磨分散等过程合成得到。该方法制备的钛酸钡为四方相晶体结构，轴率c/a大于1.0101，与传统方法相比具有颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高等优点，可通过改变反应条件使其平均电镜粒径在200~1000nm范围内实现可控。
Description
技术领域
本发明属于纳米无机粉体材料合成技术领域，涉及到一种纳米钛酸钡，具体涉及到一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法。
背景技术
钛酸钡具有立方相、四方相、六方相等多种晶体结构，不同的晶体结构表现出不同的压电性能、铁电性能和介电性能。例如，具有非中心对称的钛酸钡晶体才可能具有压电性，立方晶型的钛酸钡无压电性；四方相晶体结构的钛酸钡具有压电性。四方相钛酸钡中，Ti4+偏离氧八面体中心，成为非对称结构，因而能发生自发极化现象具有铁电性；立方相钛酸钡由于其结构对称性很高，导致晶体结构中不能发生自发极化，因而此时不具有铁电性。
立方相钛酸钡与四方相钛酸钡在X射线衍射图谱上具有非常明显的区别，特别是四方相钛酸钡的XRD图谱2θ在 45°度附近具有典型的双峰形状，其分裂程度的大小表明其结晶度的高低。钛酸钡的四方相含量及结晶度高低通常用轴率c/a进行表征，使用X射线衍射仪，对被测样品进行2θ约从20°~80°的扫描，扫描峰或者峰群的两侧应有足够长度，以准确求得背底。确定2θ约45°附近的002和200晶面的晶面间距d值，通过计算求出轴率。
结晶度以轴率c/a计算，按下式计算：
c/a=d1÷d2
式中：
d1——002晶面的晶面间距；
d2——200晶面的晶面间距。
四方相钛酸钡作为一种典型的ABO3强介电钙钛矿结构的化合物，不仅具有高介电常数、低介电损耗等特性，因此被广泛应用于多层片式陶瓷电容器（MLCC）、热敏电阻器（PTCR）、电光器件和动态随机存储器（FRAM）等领域，有着“电子陶瓷工业支柱”的称号。
由于电子元器件不断向微型化、智能化和高性能化等方面发展且随着多层片式陶瓷电容器尺寸不断变小，介质层厚度不断降低，因而对BaTiO3粉体的颗粒大小、四方相含量、均匀性和分散性等都提出了更高的要求。
目前，制备钛酸钡的方法主要包括：溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法及固相法。例如以醋酸钡和钛酸四丁酯为原料，以乙醇为溶剂合成溶胶，溶胶陈化以及胶粒见缓慢聚合形成凝胶，最后对凝胶进行煅烧得到钛酸钡。该方法原料成本高昂，工艺流程缓慢且使用了例如醇类的有机溶剂，很难工业化生产。又如以碳酸钡和二氧化钛为原料，通过固相法高温烧结得到钛酸钡。该方法虽然工艺简单，但烧结能耗较大，且温度过高，反应程度极难控制，因此生成的钛酸钡粉体极易团聚和长大，造成均匀性差的结果。水热法可以制备平均电镜粒径为30~100nm的纳米钛酸钡且颗粒尺寸大小均一，但该方法合成的钛酸钡均为立方相晶体结构，不能直接制备具有高结晶度的四方相纳米钛酸钡。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术中制备四方相纳米钛酸钡工艺存在的缺点，提供的四方相纳米钛酸钡及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种四方相纳米钛酸钡，其特征在于，所述纳米钛酸钡为四方相晶体结构，轴率c/a大于1.0101，平均电镜粒径在200~1000nm，比表面积在1.0~6.0m2/g。
本发明还提供了一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将钛源通过研磨预处理，使钛源的D50＜200nm、D100＜400nm；
（2）称取一定量的八水氢氧化钡，加入去离子水中，在80~90℃条件下搅拌30~60min直至八水氢氧化钡完全溶解，得到钡溶液B并保持温度恒定；
（3）在钡溶液B中加入适量的分散剂、晶型控制剂，得到含钡母液B1待用；
（4）称取一定量步骤（1）预处理完成的钛源加入到步骤（3）含钡母液B1中，将混合液置于球磨机中混合分散4~6h，得到钛钡混合溶液BT；
（5）将步骤（4）分散好的钛钡混合溶液BT直接干燥，使八水氢氧化钡重结晶在钛源表面，得到钛钡紧密包裹的前驱体粉末；
（6）将钛钡前驱体粉末在650~850℃条件下煅烧1~8h，得到立方相纳米钛酸钡，再在950~1200℃条件下煅烧1~8h，得到四方相纳米钛酸钡粗料；
（7）将上述四方相纳米钛酸钡粗料研磨分散，打开颗粒间的软团聚，得到颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高的四方相纳米钛酸钡。
在上述技术方案的基础上，有一下进一步的技术方案：
所述钛源为正钛酸、偏钛酸、二氧化钛中的一种；
所述分散剂选自氨水、醋酸、乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇或纤维素中的至少一种；
所述晶型控制剂选自柠檬酸、聚甲基丙烯酸、乙二胺四乙酸或硬脂酸中的至少一种；
所使用的去离子水电阻率＞10兆欧，加入量能够在80~90℃条件下将八水氢氧化钡完全溶解；
所加入的钡、钛摩尔比为1.0000~1.0100：1；
所配置的钛钡混合溶液BT固含量为30~50%；
所加入分散剂、晶型控制剂的质量分别为反应后钛酸钡理论质量的0.2%~0.5%、0.1%~0.3%。
作为优选，干燥时要将混合溶液直接干燥，不能采取固液分离后再干燥的方式，所用干燥设备为喷雾干燥机或微波干燥机。
作为优选，所用煅烧设备为马弗炉、辊道窑、隧道窑、推板炉、回转炉或微波煅烧炉，且炉温可控制在设定温度±3℃以内。
作为优选，所用研磨分散设备为球磨机、气流磨、搅拌磨或砂磨机，研磨的冲击力和剪切力可控，不能破坏钛酸钡颗粒的原始晶体形貌。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供了一种四方相纳米钛酸钡，其制备方法简单，成本低，反应条件易实现，便于大规模批量生产。而且制备的钛酸钡颗粒大小均匀，分散性好、结晶度高。可通过改变反应条件使其平均电镜粒径在200~1000nm范围可控；比表面积在1.0~6.0m2/g范围可控，极大地拓宽了钛酸钡在微型电子器件及其他领域的应用。
2、本发明提供的四方相钛酸钡制备方法利用了钡源重结晶的过程，将钛源充分分散在钡溶液中，再将钡源重结晶在钛源的表面，得到混合均匀、钡钛摩尔比高度一致的钛钡前驱体，使烧成后的钛酸钡更加均匀，结晶度更高。
附图说明
图1 四方相纳米钛酸钡制备流程图 ；
图2 实施例1提供的四方相纳米钛酸钡SEM表征图；
图3 实施例1提供的四方相纳米钛酸钡电镜粒径统计图；
图4 实施例1提供的四方相纳米钛酸钡XRD表征图；
图5 实施例2提供的四方相纳米钛酸钡SEM表征图；
图6 实施例2提供的四方相纳米钛酸钡电镜粒径统计图；
图7 实施例2提供的四方相纳米钛酸钡XRD表征图；
图8 实施例3提供的四方相纳米钛酸钡SEM表征图；
图9 实施例3提供的四方相纳米钛酸钡电镜粒径统计图；
图10 实施例3提供的四方相纳米钛酸钡XRD表征图。
实施方式
下面将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。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
实施例1
参见图1，选用二氧化钛作为钛源，使用砂磨机将其粒度研磨到D50=125nm，D100=350nm备用；准确称量316kg八水氢氧化钡，加入到1000kg去离子水中，在90℃条件下搅拌60min直至八水氢氧化钡完全溶解得到钡溶液B；在上述钡溶液B中加入乙醇0.699kg、硬脂酸0.233kg并充分混合搅拌，得到含钡母液B1；准确称取80kg预处理完成的二氧化钛加入到上述含钡母液B1中，将混合液置于球磨机中混合分散4h，得到钛钡混合液BT；再将混合分散好的钛钡混合液BT用喷雾干燥机干燥，使八水氢氧化钡重结晶在钛源表面，得到钛钡紧密包裹的前驱体粉末；将钛钡前驱体粉末在850℃条件下煅烧并保温4h，得到立方相纳米钛酸钡；再将立方相纳米钛酸钡在1000℃条件下煅烧并保温4h，得到四方相纳米钛酸钡粗料；将上述四方相纳米钛酸钡粗料研磨分散，打开颗粒间的软团聚，得到颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高的四方相纳米钛酸钡。
取适量经烘干的样品，用导电胶将样品固定在样品座上，采用适当的方法对样品进行表面镀金处理。将样品座置于扫描电子显微镜中，根据扫描电子显微镜的操作要求对样品进行测定，观察粒子形貌，其SEM表征图如图2所示。在照片上用纳米标尺测量不少于100个颗粒中每个颗粒的粒径，取算术平均值为280nm，如图3所示。
取约1g样品，用比表面积测定仪测得其比表面积为4.1m2/g。
取适量经烘干的样品，在研钵中研磨至200目~300目，使用X射线衍射仪对被测样品进行2θ约从20°~80°的扫描，其XRD表征图如图4所示。从图上可见扫描得到的图谱与四方相钛酸钡标准图谱完全一致，2θ在 45°度附近具有典型的双峰形状，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有四方相晶型结构。002晶面的晶面间距为2.0192，d2——200晶面的晶面间距1.9989，轴率为1.0102，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有较高的结晶度。
实施例2
选用偏钛酸作为钛源，使用砂磨机将其粒度研磨到D50=105nm，D100=310nm备用；准确称量318kg八水氢氧化钡，加入到1000kg去离子水中，在90℃条件下搅拌30min直至八水氢氧化钡完全溶解；在上述钡溶液中加入聚乙二醇0.466kg、聚甲基丙烯酸0.466kg并充分混合搅拌，得到含钡母液；准确称取97.88kg预处理完成的偏钛酸加入到上述含钡母液中，将混合液置于球磨机中混合分散6h，得到钛钡混合液；再将混合分散好的钛钡混合液用喷雾干燥机干燥，使八水氢氧化钡重结晶在钛源表面，得到钛钡紧密包裹的前驱体粉末；将钛钡前驱体粉末在650℃条件下煅烧并保温3h，得到立方相纳米钛酸钡；再将立方相纳米钛酸钡在1020℃条件下煅烧并保温2h，得到四方相纳米钛酸钡粗料；将上述四方相纳米钛酸钡粗料研磨分散，打开颗粒间的软团聚，得到颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高的四方相纳米钛酸钡。
取适量经烘干的样品，用导电胶将样品固定在样品座上，采用适当的方法对样品进行表面镀金处理。将样品座置于扫描电子显微镜中，根据扫描电子显微镜的操作要求对样品进行测定，观察粒子形貌，其SEM表征图如图5所示。在照片上用纳米标尺测量不少于100个颗粒中每个颗粒的粒径，取算术平均值为395nm，如图6所示。
取约1g样品，用比表面积测定仪测得其比表面积为2.7m2/g。
取适量经烘干的样品，在研钵中研磨至200目~300目，使用X射线衍射仪对被测样品进行2θ约从20°~80°的扫描，其XRD表征图如图7所示。从图上可见扫描得到的图谱与四方相钛酸钡标准图谱完全一致，2θ在 45°度附近具有典型的双峰形状，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有四方相晶型结构。002晶面的晶面间距为2.0200，d2——200晶面的晶面间距1.9994，轴率为1.0103，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有较高的结晶度。
实施例3
选用正钛酸作为钛源，使用砂磨机将其粒度研磨到D50=98nm，D100=310nm备用；准确称量317kg八水氢氧化钡，加入到1000kg去离子水中，在85℃条件下搅拌60min直至八水氢氧化钡完全溶解；在上述钡溶液中加入纤维素1.165kg、乙二胺四乙酸0.699kg并充分混合搅拌，得到含钡母液；准确称取115.87kg预处理完成的正钛酸加入到上述含钡母液中，将混合液置于球磨机中混合分散5h，得到钛钡混合液；再将混合分散好的钛钡混合液用喷雾干燥机干燥，使八水氢氧化钡重结晶在钛源表面，得到钛钡紧密包裹的前驱体粉末；将钛钡前驱体粉末在800℃条件下煅烧并保温1h，得到立方相纳米钛酸钡；再将立方相纳米钛酸钡在1050℃条件下煅烧并保温2h，得到四方相纳米钛酸钡粗料；将上述四方相纳米钛酸钡粗料研磨分散，打开颗粒间的软团聚，得到颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高的四方相纳米钛酸钡。
取适量经烘干的样品，用导电胶将样品固定在样品座上，采用适当的方法对样品进行表面镀金处理。将样品座置于扫描电子显微镜中，根据扫描电子显微镜的操作要求对样品进行测定，观察粒子形貌，其SEM表征图如图8所示。在照片上用纳米标尺测量不少于100个颗粒中每个颗粒的粒径，取算术平均值为496nm，如图9所示。
取约1g样品，用比表面积测定仪测得其比表面积为2.0m2/g。
取适量经烘干的样品，在研钵中研磨至200目~300目，使用X射线衍射仪对被测样品进行2θ约从20°~80°的扫描，其XRD表征图如图10所示。从图上可见扫描得到的图谱与四方相钛酸钡标准图谱完全一致，2θ在 45°度附近具有典型的双峰形状，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有四方相晶型结构。002晶面的晶面间距为2.0212，d2——200晶面的晶面间距1.9999，轴率为1.0107，说明该方法制备的纳米钛酸钡具有较高的结晶度。
Claims (8)
1.一种四方相纳米钛酸钡，其特征在于，所述纳米钛酸钡为四方相晶体结构，轴率c/a大于1.0101，平均电镜粒径在200~1000nm，比表面积在1.0~6.0m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将钛源通过研磨预处理，使钛源的D50＜200nm、D100＜400nm；
（2）称取一定量的八水氢氧化钡，加入去离子水中，在80~90℃条件下搅拌30~60min直至八水氢氧化钡完全溶解，得到钡溶液B并保持温度恒定；
（3）在钡溶液B中加入适量的分散剂、晶型控制剂，得到含钡母液B1待用；
（4）称取一定量步骤（1）预处理完成的钛源加入到步骤（3）含钡母液B1中，将混合液置于球磨机中混合分散4~6h，得到钛钡混合溶液BT；
（5）将步骤（4）分散好的钛钡混合溶液BT直接干燥，使八水氢氧化钡重结晶在钛源表面，得到钛钡紧密包裹的前驱体粉末；
（6）将钛钡前驱体粉末在650~850℃条件下煅烧1~8h，得到立方相纳米钛酸钡，再在950~1200℃条件下煅烧1~8h，得到四方相纳米钛酸钡粗料；
（7）将上述四方相纳米钛酸钡粗料研磨分散，打开颗粒间的软团聚，得到颗粒大小均匀，分散性好，结晶度高的四方相纳米钛酸钡。
3.根据权利要求2所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，
所述钛源为正钛酸、偏钛酸、二氧化钛中的一种；
所述分散剂选自氨水、醋酸、乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇或纤维素中的至少一种；
所述晶型控制剂选自柠檬酸、聚甲基丙烯酸、乙二胺四乙酸或硬脂酸中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，步骤（2）所使用的去离子水电阻率＞10兆欧，加入量能够在80~90℃条件下将八水氢氧化钡完全溶解。
5.根据权利要求2所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所加入的钡、钛摩尔比为1.0000~1.0100：1。
6.根据权利要求2所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所配置的钛钡混合溶液BT固含量为30~50%。
7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所加入分散剂、晶型控制剂的质量分别为反应后钛酸钡理论质量的0.2%~0.5%、0.1%~0.3%。
8.根据权利要求2所述的一种四方相纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，将（5）混合溶液BT直接干燥，所用干燥设备为喷雾干燥机或微波干燥机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311206124.0A CN117466330A (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311206124.0A CN117466330A (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117466330A true CN117466330A (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=89622876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311206124.0A Pending CN117466330A (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117466330A (zh) |
-
2023
- 2023-09-19 CN CN202311206124.0A patent/CN117466330A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100674846B1 (ko) | 유전체용 세라믹분말의 제조방법, 및 그 세라믹분말을이용하여 제조된 적층세라믹커패시터 | |
| WO2020215535A1 (zh) | 纳米钛酸钡粉体及其制备方法、陶瓷介电层及其制造方法 | |
| JP3154509B2 (ja) | チタン酸バリウムおよびその製造方法 | |
| Chaimongkon et al. | The effects of firing temperatures and barium content on phase formation, microstructure and dielectric properties of lead barium titanate ceramics prepared via the combustion technique | |
| JP2002275390A (ja) | 結晶性ゲル分散コーティング溶液及び結晶性ゲル分散コーティング溶液を用いた薄膜形成方法 | |
| Yu et al. | Scandium and gadolinium co-doped BaTiO3 nanoparticles and ceramics prepared by sol–gel–hydrothermal method: Facile synthesis, structural characterization and enhancement of electrical properties | |
| JP2012116740A (ja) | チタン酸バリウム粉末の製造方法及びチタン酸バリウム粉末 | |
| KR102590443B1 (ko) | 나노 티탄산바륨 미세 결정 및 그 제조 방법과 티탄산바륨 파우더 및 그 제조 방법 | |
| Lazarević et al. | The characterization of the barium titanate ceramic powders prepared by the Pechini type reaction route and mechanically assisted synthesis | |
| CN103449520B (zh) | 一种棒状五氧化二铌模板晶粒及其制备方法 | |
| CN106187163B (zh) | 一种稀土钕掺杂的高四方相钛酸钡及其制备方法 | |
| CN111072065A (zh) | 一种[111]取向的钛酸锶模板材料及其制备方法 | |
| CN101891466B (zh) | 一种板状钛酸钡纳米粉体的制备方法 | |
| Živojinović et al. | Dielectric properties of mechanically activated strontium titanate ceramics | |
| US20050019248A1 (en) | High-gravity reactive precipitation process for the preparation of barium titanate powders | |
| KR101539851B1 (ko) | 복합 페롭스카이트 분말, 그 제조방법 및 이를 포함하는 내부전극용 페이스트 조성물 | |
| US9409789B2 (en) | Strontium titanate powder and method of preparing the same | |
| CN113603134A (zh) | 一种单分散四方相钛酸钡空心微球批量生产方法 | |
| CN117466330A (zh) | 一种四方相纳米钛酸钡及其制备方法 | |
| CN107586129B (zh) | 一种[100]方向织构化钛酸钡压电陶瓷制备方法 | |
| JP2007091505A (ja) | チタン酸バリウム系粉末およびその製法 | |
| CN102677145A (zh) | 一种钙钛矿相钛酸铅单晶纳米颗粒的制备方法 | |
| CN113955796B (zh) | 一种驰豫铁电单晶生长用原料的制备方法 | |
| CN105236474A (zh) | 一种亚微米级钛酸钡粉体的制备方法 | |
| KR101288194B1 (ko) | 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말 |
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 |