CN1267356C - 制备钛酸钡粉体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备钛酸钡粉体的方法，该方法包括将包含Ti⁴⁺的溶液、包含Ba²⁺的溶液以及碱溶液在超重力反应器中，在约60℃至约100℃的温度下反应。根据本发明的方法制得的钛酸钡粉体的平均粒径小、粒径分布窄、晶型完整、形貌为球形，适合于作为介电、压电、耐压、敏感及其它陶瓷的原料。进一步地，本发明的在超重力反应器中制备钛酸钡粉体的方法能够连续生产钛酸钡粉体。

Description

制备钛酸钡粉体的方法

                           发明领域

本发明涉及一种制备钛酸钡粉体的方法。具体地，本发明涉及在超重力反应器中，制备钛酸钡粉体的方法。更具体地，本发明涉及一种使用超重力反应器，连续制备钛酸钡的方法。根据本发明的方法，能够控制得到具有所需粒径范围的超细钛酸钡粉体。

                           背景技术

钛酸钡是制造目前国内外应用最广泛的电子陶瓷的原料之一，由于其具有高的介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能，所以主要用于制造高电容积层电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件。具体地，由于钛酸钡电子陶瓷是以钛酸钡粉体为原料经成型和烧结从而形成陶瓷体而制备得到的，因此钛酸钡粉体的质量将直接影响最终产品的质量。近年来，电子元器件正在向越来越小型化、多功能化、高性能化、集成化发展，为了达到上述趋势所带来的要求，希望得到具有下述性能的钛酸钡粉体原料，包括：(1)相对而言较小的粒度，通常要求平均粒径小于200nm，(2)较窄的粒度分布，(3)形貌为球形，(4)良好的结晶度，(5)相对较低的烧结温度。这样可以使得由这样的钛酸钡粉体作为原料制得的电子陶瓷材料具有良好的烧结特性和堆积密度、较高的介电常数，降低了烧结时的温度，从而具有节省昂贵的内电极和降低电容器的体积等优点。

目前制备陶瓷用钛酸钡粉体的方法可分为两大类：固相反应法和液相反应法。

固相反应法是通过将固体原料例如碳酸钡或氧化钡和二氧化钛在高温下例如约1200-1350℃的温度下反应而制备钛酸钡粉体的一种方法。由这种制备钛酸钡粉体的方法制得的产品的杂质含量高、颗粒粒径粗、粒度分布宽、产品纯度不高，并且在制备陶瓷材料时，需要进行高温烧结，因而根据这种方法制得的产品很难符合电子陶瓷产品小型化、多功能化、集成化的要求。

因此，为了合成高性能的钛酸钡粉体，现在大多采用液相法。液相法主要包括化学沉淀法、共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热法。例如Kundaka K.等人(Am Ceram Soc Bull，1982，61：1236)提出，利用共沉淀法，通过在TiCl₄和BaCl₂的混合液中加入草酸作为共沉淀剂制备钛酸钡粉体的方法。溶胶-凝胶法例如R.N.Viswanath等人在 Nanostructered Materials，1997，8(2)：155-162中所述，通过Ba(OEt)₂和Ti(OEt)₄水解制得凝胶并煅烧而制备钛酸钡粉体。Fukai K.等人(Ceram Inter，1990，16：285-290)提出利用水热法，在200℃的温度，在水中由Ti(OH)₄和Ba(OH)₂反应制得钛酸钡粉体的方法。

上述方法通常为多步反应，过程复杂；需要在高温和/或高压下反应或者需要进行高温煅烧来得到晶型完整的钛酸钡粉体；所以上述制备钛酸钡粉体的方法使得生产成本和设备费用较高。并且在反应后，需要进行复杂的后处理以得到符合化学计量比的具有完整晶型的钛酸钡粉体。由于上述方法多为不连续的方法，因此各批次之间粉体质量存在差别。

因此，本发明的目的是希望满足近年来钛酸钡电子陶瓷元器件向越来越小型化、多功能化、高性能化、集成化发展的要求，希望得到平均粒径小、粒度分布窄、结晶度好、球形形貌、烧结温度低的钛酸钡粉体，从而提供了一种相对于现有技术，操作简单、能在较低温度和常压下进行并且能够控制得到具有所需平均粒径的钛酸钡粉体的方法，而且还希望所得到的钛酸钡粉体在烧结前无需煅烧、具有符合化学计量比的完整晶型、无需进一步处理，从而降低生产成本和设备费用且能实现工业化生产的一种方法。

本发明的一个目的是提供一种在较低温度和常压下制备钛酸钡粉体的方法。

本发明的另一个目的是提供一种控制得到具有所需平均粒径的制备钛酸钡，特别是超细钛酸钡粉体，更特别地是纳米级钛酸钡粉体的方法。

本发明的再一个目的是提供一种连续制备钛酸钡粉体的方法。

本发明的又一个目的是提供一种制备平均粒径小、粒度分布窄的钛酸钡粉体的方法。

                           发明内容

本发明提供了一种制备钛酸钡粉体的方法，该方法包括将包含Ti⁴⁺的溶液、包含Ba²⁺的溶液以及碱溶液，在超重力反应器中，在约60℃至约100℃的温度下反应。优选，将包含Ti⁴⁺和Ba²⁺的混合溶液与碱溶液在超重力反应器中进行反应。任选地，将反应得到的包含超细钛酸钡粉的浆液按照常规方法，通过包括陈化、过滤、洗涤、干燥等后处理而制得具有本发明所需性能的钛酸钡粉体。

根据本发明的方法能够工业化连续制备钛酸钡粉体。

根据本发明方法制备的钛酸钡粉体颗粒初始粒径优选为纳米级或亚微米级、平均粒径可控、粒度分布窄，并且根据本发明的方法还可以制得包含所述钛酸钡粉体的浆料。

“超重力反应器”(“旋转床超重力反应器”)在现有技术中公开的例如包括在中国专利ZL 95107423.7、中国专利ZL 92100093.6、中国专利ZL91109225.2、中国专利ZL95105343.4、中国发明专利申请00100355.0以及中国发明专利申请00129696.5中公开的那些，本发明中引入这些专利或专利申请作为参考。本发明中的超重力反应器与上述反应器不同之处在于本发明所使用的超重力反应器为进行液液反应的超重力反应器，包含至少两种物料的进液口。例如图5所示，包括分别引入不同物料的进液口21和22，在反应过程中，反应物在旋转填充床中进行反应。具体地，在本发明的旋转填充床中可以使用的填料包括，但不限于：金属材料和非金属材料，如丝网、多孔板、波纹板、泡沫材料、规整填料。

                           附图描述

图1是本发明钛酸钡粉体的XRD扫描图。

图2是本发明钛酸钡粉体的TEM电镜照片。

图3是本发明钛酸钡粉体的介电性能图。

图4是本发明制备钛酸钡粉体的双反应物的工艺流程图。

图5是本发明制备钛酸钡粉体的三反应物的工艺流程图。

图6是本发明方法中所用超重力反应器的示意图。

具体实施方式

参见图6，根据本发明的一个实施方案，本发明提供了一种制备钛酸钡粉体的方法，包括将包含Ti⁴⁺和Ba²⁺的混合溶液与碱溶液分别通过液体进口21和液体进口22引入旋转床超重力反应器中，在约60℃至约100℃的温度下，在轴26带动的转鼓24的旋转过程中，含有Ti⁴⁺和Ba²⁺的混合溶液与碱溶液在填料23内进行反应，然后反应混合物(浆液)通过液体出口25离开超重力反应器。收集来自液体出口25的反应混合物，进行包括搅拌陈化、过滤、洗涤、干燥的后处理，得到具有所需的平均粒径的钛酸钡粉体。本发明的制备钛酸钡粉体的方法能够连续制备钛酸钡粉体。

在上述方法中，包含Ti⁴⁺和Ba²⁺的混合水溶液可以通过提供包含Ti⁴⁺的水溶液，然后将含有Ba²⁺的水溶液加入上述水溶液中，或者通过将包含Ti⁴⁺的水溶液加入含有Ba²⁺的水溶液中而得到。

在本发明的一个实施方案中，参考图4，将上述配制的含有Ba²⁺和Ti⁴⁺的混合溶液置于储罐6中，经由泵7泵出，通过流量计5计量后经由旋转床液体进口4进入旋转床3，同时，碱液自储罐1经由泵10泵出流量计9计量后经由旋转床液体进口2进入旋转床3。在旋转床3的旋转过程中，含有Ba²⁺和Ti⁴⁺的混合溶液和碱液在旋转床3的多孔填料层(未示出)中、在约60℃至约100℃的温度下充分接触、反应。

在本发明的另一个实施方案中，参考图5，还可以将含有Ti⁴⁺的溶液、含有Ba²⁺的溶液以及碱液，分别通过液体进口2、4和5进入旋转床3，并在旋转床3的旋转过程中，含有Ti⁴⁺的溶液、含有Ba²⁺的溶液以及碱液在旋转床3的多孔填料层(未示出)中、在约60℃至约100℃，优选为高于约70℃，更优选高于约80℃的温度下充分接触、反应。

反应后的包含反应产品的反应混合物通过反应器的液体出口，流入搅拌釜8。优选，将收集在搅拌釜8中的所述反应混合物在搅拌釜中搅拌陈化一段时间，例如为3-5分钟。然后将陈化后的悬浮液过滤，用在约60℃至约100℃的水，优选去离子水洗涤，干燥得到BaTiO₃粉体。

根据本发明的方法中，在启动超重力反应器后，反应过程中，旋转床转子的转速为约100rpm至约10000rpm，优选为约150rpm至约5000rpm，更优选为约200rpm至约3000rpm，还更优选为约500rpm至约2000rpm。

在本发明的方法中，提供Ba²⁺的物质通常选自钡的水溶性盐，包括但不限于：氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡、草酸钡、高氯酸钡、醋酸钡以及钡的有机盐如钡的烷氧基化物，或者它们的混合物，优选为氯化钡或钡的有机金属盐如钡的烷氧基化物。

在本发明的方法中，提供Ti⁴⁺的物质通常选自钛的水溶性盐，包括但不限于：氯化钛、硝酸钛、氢氧化钛、氧氯化钛以及钛的有机盐，或者它们的混合物。

在本发明的方法中，其中所使用的碱通常选自碱金属或碱土金属的氢氧化物、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵以及它们的混合物，优选选自氢氧化钠、氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。

根据本发明的方法，碱溶液与Ti⁴⁺、Ba²⁺溶液或它们的混合溶液的流量能够在很宽的范围内变化，能够根据包括旋转床的直径、旋转速度、反应温度、反应物的浓度的条件进行选择，优选碱溶液与Ti⁴⁺、Ba²⁺溶液或它们的混合溶液的体积流量比在约0.5-10的范围内。含Ti⁴⁺的溶液中Ti⁴⁺的浓度为约0.1-5.0mol/L，优选为约0.3-3.0mol/L，更优选为约0.3-1.5mol/L；含Ba²⁺的溶液中Ba²⁺的浓度为约0.1-5.0mol/L，优选为约0.3-3.0mol/L，更优选为约0.3-1.5mol/L；为了得到含Ti⁴⁺和Ba²⁺的溶液，可以将具有上述浓度的溶液混合。根据本发明的方法，Ti⁴⁺与Ba²⁺的溶液中Ba/Ti的摩尔比为约为0.70-1.30；优选为0.80至约1.20，优选为约0.90至约1.10，更优选为约0.95至约1.08。

根据本发明的方法，碱溶液的浓度为约0.5至约15.0mol/L，优选为约1.0至约10.0mol/L，更优选为约2.5至约7.0mol/L。根据本发明的方法，将反应后的反应混合物的pH保持在大于约10，优选pH大于约12.5。

根据本发明的方法，提供上述Ti⁴⁺、Ba²⁺的物质以及碱液可以是工业纯或分析纯的试剂，若是工业纯试剂，则最好精制以除去其它杂质。

根据本发明的方法，在反应过程中，在含有Ti⁴⁺和/或Ba²⁺的溶液中或者碱液中，还可加入添加剂包括晶形控制剂或分散剂，以有助于颗粒进一步分散、细化、窄化粒径分布、控制钛酸钡粉体颗粒的形状并改善其性能。

反应后的悬浮液由旋转床排料口排出，收集于带有搅拌的储槽中。将搅拌槽中的悬浮液搅拌陈化、过滤、洗涤、干燥，得到钛酸钡粉体。

分析测试及测试结果

根据本发明方法得到的钛酸钡粉体能够通过例如透射电子显微镜分析。例如，在本发明的一个实施方案中，取0.1g干燥后的钛酸钡粉体置于50ml乙醇中分散，在超声波清洗器中超声，然后滴于用于电镜观察用的铜网上，采用日本HITACHI-800型透射电子显微镜分析颗粒初始粒径及形貌。

结果表明，根据本发明的方法所制得的钛酸钡粉体的平均粒径很小，粒度分布窄。平均粒径小于约500nm，优选为小于约250nm，更优选为小于约100nm。例如，平均粒径为约500nm至约10nm，优选为约250nm至约20nm，更优选为约100至约30nm。

根据本发明的方法得到的钛酸钡粉体，能够使用例如日本岛津XRD-6000型X射线衍射仪分析晶体物相(CuKα，扫描速度4°/min)。图1是本发明钛酸钡粉体的XRD扫描图。本发明的所制备出的钛酸钡粉体的XRD扫描图谱表明：该方法制备出的钛酸钡粉体的晶型和立方相钛酸钡粉体的XRD标准图谱JCPDS完全吻合，没有其它杂质的峰出现。

进一步地，根据本发明的方法制备的钛酸钡粉体的介电性能能够例如通过下述方式进行测试：在粉体样品中加入8％的PVA水溶液，研磨均匀，过40mesh筛，得到固体小颗粒，而后干压成型(6～8MPa)，压成直径约为1.0cm，厚度为2mm的薄片，在600℃排粘，在1100℃-1300℃下烧结成瓷，再经被银、烧银后，用HP-4192型介电频谱仪测定介电常数及介电损耗(测试频率为1kHz)。

本发明的钛酸钡粉体在居里点时介电常数较高，其居里点时介电常数数值大于4000，优选为大于5000，更优选为大于7000，而其介电损耗为小于0.1。

根据本发明的方法得到的钛酸钡粉体，能够使用例如ASAP2010-M型比表面与微孔分布物理吸附仪(由美国麦克公司生产)，检测钛酸钡粉体的BET比表面积，分析所得根据本发明方法制备的钛酸钡粉体的BET比表面积为大于10.0m²/g，优选为大于20.0m²/g，更优选为大于25m²/g，至高达60m²/g，优选至50m²/g。

因此，本发明的方法相对于现有技术的方法，由于采用了超重力反应器，在较短时间内完成，而且能够以连续法制备，并且可以控制生成具有预定平均晶粒大小、粒度分布均匀、形貌规则的钛酸钡粉体或包含所述粉体的浆料。此粉体在陶瓷烧结前无需煅烧。从而可节省大量的能源费用及生产成本。

并且，根据本发明的方法制备的钛酸钡粉体具有颗粒平均粒径小、晶型完整、形貌为球形，非常适合于作为介电、压电、耐压、敏感及其它陶瓷的原料，或者可以通过与其它元素或其它元素的氧化物掺杂而作为介电、压电、耐压、敏感及其它陶瓷的原料的优点。

                           实施例

以下是根据本发明的方法，制备具有钛酸钡粉体的非限定性实例。这些实施例进一步描述和说明了本发明范围内的实施方案。本发明中给出的实施例仅用于说明的目的，对本发明不构成任何限定，在不背离本发明精神和范围的条件下可对其进行各种改变，均是本领域普通技术人员所认可的。除非特别指出，实施例中所列的所有浓度均为重量百分比。

                          实施例1

配制6mol/L浓度的NaOH溶液，其中NaOH采用分析纯的试剂。将6mol/l浓度的NaOH溶液置于不锈钢的NaOH储罐1中。而BaCl₂和TiCl₄混合溶液的配制采用以下步骤：分别配制2mol/L浓度的BaCl₂和2mol/L浓度的TiCl₄溶液。通过加入去离子水配制[BaCl₂]+[TiCl₄]的混合溶液的总浓度为1mol/L，而[BaCl₂]/[TiCl₄]为1.05。将上述配制的BaCl₂和TiCl₄混合溶液置于储罐6中。

启动超重力反应器后，总浓度为1mol/L的BaCl₂和TiCl₄混合溶液从储罐6经由泵7泵出，并经流量计5计量后由旋转床液体进口4进入旋转床3，其流量设定为180ml/min。而6mol/L浓度的NaOH溶液自NaOH储罐1经由泵10泵出，经流量计9计量后由旋转床液体进口2进入旋转床3，其流量设定为180ml/min。进入超重力反应器后，BaCl₂和TiCl₄混合溶液和NaOH溶液在旋转床3的填料层中充分接触、反应。反应过程中旋转床的温度控制在约90℃，选择转速为1440rpm。将反应后的悬浮液收集于搅拌釜8中。

其中BaCl₂和TiCl₄混合溶液和NaOH溶液的反应持续10min。

反应后悬浮液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中在约100℃干燥得到BaTiO₃粉体。

取0.1g粉体置于50ml乙醇中分散、在超声波清洗器中超声20min。滴于用于电镜观察用的铜网上，采用日本HITACHI-800型透射电子显微镜分析颗粒初始粒径及形貌，其TEM照片见图2。参考图2，分析得出，采用本实施例制备出的钛酸钡粉体为球形颗粒，平均粒度为约70nm。

用日本岛津XRD-6000型X射线衍射仪分析晶体物相(CuKα，扫描速度4口/min)。其XRD扫描图见图1。从图1可以看出粉体为立方相的钛酸钡晶体。介电性能的测试过程如下：在粉体样品中加入8％的PVA水溶液，研磨均匀，过40mesh筛，得到固体小颗粒，而后干压成型(6～8Mpa)，压成直径约为1.0cm，厚度为2mm的薄片，在600℃排粘，在1300℃下烧结成瓷，再经被银、烧银后，用HP-4192型介电频谱仪测定介电常数及介电损耗(测试频率为1kHz)。其介电常数和介电损耗随温度变化关系见图3。

参考图3，分析结果得出，使用该钛酸钡粉体的居里温度点约为125℃，居里点介电常数约为5000。室温介电常数约为2500。整个温度范围内介电损耗小于0.04。

                          实施例2

将由实施例1所述方法得到的钛酸钡粉体在1200℃的烧结温度进行烧结成瓷，再经被银、烧银后，用HP-4192型介电频谱仪测定介电常数及介电损耗(测试频率为1kHz)，分析结果显示根据本发明制得的钛酸钡粉体的居里点温度保持为125℃，介电常数升高至9000，室温介电常数升高至约3500。

根据上述结果，可以看出，根据本发明方法制得的钛酸钡粉体有助于降低烧结温度，从而无需使用烧结温度高时需要使用的责金属电极，并且具有优异的介电性能。

                          实施例3

采用如实施例1所述的配制方法，制备浓度为6mol/L的NaOH水溶液，[BaCl₂]+[TiCl₄]混合溶液的总浓度为1mol/L并且[BaCl₂]/[TiCl₄]为1.05的含有Ba²⁺和Ti⁴⁺的水溶液。

启动超重力反应器后，采用如实施例1的方式将BaCl₂和TiCl₄混合溶液从储罐6经由泵7泵出，并经流量计5计量后由旋转床液体进口4以180ml/min进入旋转床3。调节6mol/L浓度的NaOH溶液引入旋转床3的流量在90ml/min至300ml/min的范围内变化。进入超重力反应器后，控制在约85℃的反应温度下，BaCl₂和TiCl₄的混合溶液和NaOH溶液在旋转床3的填料层中充分接触、反应。反应过程中选择转速为800rpm。将反应后的悬浮液收集于搅拌釜8中。其中BaCl₂和TiCl₄混合溶液和NaOH溶液的反应持续20min。

反应后悬浮液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中在约100℃干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，所制得的钛酸钡粉体的形貌为球形，平均粒径在约30nm到200nm范围内。随着流量的降低，粒子的粒径从30nm到200nm。而且，所得到的钛酸钡粉体的粒径均匀、分布窄。

                          实施例4

此实施例为了说明增加反应物流量对产品性能的影响。

采用如实施例1的方法，制备浓度为3mol/L的NaOH水溶液，[BaCl₂]+[TiCl₄]的总浓度为3mol/L并且[BaCl₂]/[TiCl₄]为1.05的水溶液。

按照实施例1所述方法，调节BaCl₂和TiCl₄混合溶液的流量为360ml/min，NaOH溶液的流量为300ml/min，选择旋转床的转速为2000rpm。得到含有钛酸钡粉体的浆液。

反应后所得的浆液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约90℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。分析结果表明，由此实施例得到的产品特征同实施例1所得的钛酸钡粉体。

                       实施例5

采用如实施例1的方法，制备浓度为10mol/L的KOH水溶液，[BaCl₂]+[TiCl₄]的总浓度为3mol/L并且[BaCl₂]/[TiCl₄]为1.05的水溶液。

按照实施例1所述步骤，在70℃的温度下在超重力反应器中进行反应，得到含有钛酸钡粉体的浆液。

反应后所得的浆液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，由此实施例得到的产品特征同实施例1所得的钛酸钡粉体。

                        实施例6

采用如实施例1的方法，制备浓度为3.5mol/L的NaOH水溶液，[BaCl₂]+[TiOCl₂]的总浓度为3mol/L并且[BaCl₂]/[TiOCl₂]为1.0的水溶液。

按照实施例1所述步骤，在95℃的温度下在超重力反应器中进行反应，得到含有钛酸钡粉体的浆液。在收集反应混合物的搅拌釜中预加入200ml1mol/l的NaOH溶液。

反应后所得的浆液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，由此实施例得到的钛酸钡粉体的平均粒径为120nm，其它特征同实施例1。

                       实施例7

采用如实施例1的方法，制备浓度为6mol/L的NaOH水溶液，[Ba(OH)₂]+[Ti(OH)₄]的总浓度为3mol/L并且[Ba(OH)₂]/[Ti(OH)₄]为0.95的水溶液。

按照实施例1所述步骤，在95℃的温度下在超重力反应器中进行反应，得到含有钛酸钡粉体的浆液。

反应后所得的浆液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，由此实施例得到的钛酸钡粉体的特征同实施例1。

                          实施例8

采用如实施例1的方法，制备浓度为7.0mol/L的(CH₃)₄NOH水溶液，[Ba(Cl)₂]+[Ti(Cl)₄]的总浓度为1mol/L并且[Ba(Cl)₂]/[Ti(Cl)₄]为1.10的水溶液。

按照实施例1所述操作进行反应，得到含有钛酸钡粉体的浆液。

反应后所得的浆液在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用约95℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，由此实施例得到的钛酸钡粉体的特征同实施例1。

                          实施例9

采用如实施例1的方法，制备浓度为6.0mol/L的NaOH水溶液、浓度为1mol/L的Ba(Cl)₂水溶液以及浓度为1mol/L的Ti(Cl)₄水溶液，[Ba(Cl)₂]/[Ti(Cl)₄]为1.15。

以类似于实施例1的方式，将BaCl₂水溶液由储罐7通过液体进口4、Ti(Cl)₄水溶液由储罐9通过液体进口5、NaOH溶液自储罐1通过液体进口2进入旋转床3。BaCl₂水溶液、Ti(Cl)₄水溶液以及NaOH溶液的流量分别为90ml/min、90ml/min、180ml/min。

启动超重力反应器后，选择超重力反应器的旋转床的转速为1800rpm，在约95℃的温度下，BaCl₂、TiCl₄与NaOH在旋转床3的填料层中充分接触、反应。

收集离开超重力反应器的悬浮液，在搅拌釜中搅拌陈化3-5min。然后将陈化后的悬浮液过滤并用在约90-100℃的去离子水洗涤3次，在干燥器中干燥得到BaTiO₃粉体。

分析结果表明，由此实施例得到的钛酸钡粉体的平均粒径为约100nm，其它特征类似于实施例1。

Claims (15)

1.一种制备钛酸钡粉体的方法，其中钛酸钡粉体的平均粒径为20-250纳米，该方法包括将包含Ti⁴⁺的溶液、包含Ba²⁺的溶液以及碱溶液在超重力反应器中，在60℃至100℃的温度下反应；

其中，提供Ba²⁺离子的物质选自：氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡、草酸钡、高氯酸钡、醋酸钡或者它们的混合物；

其中，提供Ti⁴⁺的物质选自：氯化钛、硝酸钛、氢氧化钛、氧氯化钛或者它们的混合物。

2.根据权利要求1的方法，该方法包括将包含Ti⁴⁺和Ba²⁺的混合溶液与碱溶液在超重力反应器中，在60℃至100℃的温度下反应。

3.根据权利要求1的方法，其中所使用的碱选自：碱金属或碱土金属的氢氧化物、氢氧化铵和四甲基氢氧化铵。

4.根据权利要求1的方法，其中所使用的碱选自：氢氧化钠、氢氧化钾和四甲基氢氧化铵。

5.根据权利要求1-4之一的方法，其中钛酸钡粉体的平均粒径为30-100纳米。

6.根据权利要求5的方法，其中钛酸钡粉体的BET比表面积为10.0m²/g至60.0m²/g。

7.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中超重力反应器为旋转床超重力反应器，并且旋转床超重力反应器的转速为100-10000rpm。

8.根据权利要求5的方法，其中超重力反应器为旋转床超重力反应器，并且旋转床超重力反应器的转速为150-5000rpm。

9.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中碱溶液与包含Ti⁴⁺的溶液或包含Ba²⁺的溶液或者它们的混合物的体积流量比为0.5-10。

10.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中包含Ti⁴⁺与Ba²⁺的溶液中Ba/Ti的摩尔比为0.70-1.30。

11.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中Ti⁴⁺与Ba²⁺的溶液中Ba/Ti的摩尔比为0.80-1.20。

12.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中反应混合物的pH值大于10。

13.根据权利要求5的方法，其中反应混合物的pH值大于12.5。

14.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中包含Ti⁴⁺的溶液的浓度为0.1-3.0mol/L。

15.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述碱溶液的浓度为0.5-15.0mol/L。

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