CN1522984A - 钛酸锶钡超细粉体的制备方法 - Google Patents

钛酸锶钡超细粉体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1522984A
CN1522984A CNA031508359A CN03150835A CN1522984A CN 1522984 A CN1522984 A CN 1522984A CN A031508359 A CNA031508359 A CN A031508359A CN 03150835 A CN03150835 A CN 03150835A CN 1522984 A CN1522984 A CN 1522984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
citric acid
bst
preparation
superfine powder
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.)
Granted
Application number
CNA031508359A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1212997C (zh
Inventor
茜 刘
刘茜
沈彩
刘庆峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Ceramics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority to CN 03150835 priority Critical patent/CN1212997C/zh
Publication of CN1522984A publication Critical patent/CN1522984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1212997C publication Critical patent/CN1212997C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及的是一种钛酸锶钡(BST)超细粉体材料的制备方法，属于电子陶瓷粉体的制备领域。前驱溶液以钛酸四丁脂、氨水、柠檬酸、硝酸钡、硝酸锶为原料，按化学式Ba1－xSrxTiO3配制，其中Ba、Sr、Ti三种元素摩尔比为1－X∶X∶1，其中0＜X＜1。将三种溶液混合，加入乙二醇以防止凝胶过程粉料团聚，把混合好的溶液于70℃水浴加热，使溶液变成溶胶，然后在120℃真空条件下烘干成干凝胶，最后在500－800℃温度下煅烧，制备出分散性好、粒度均匀、粒度分布窄(35－45nm)、平均粒径约为40nm的超细粉体。用该粉体制备的BST陶瓷烧结温度低、电性能好。

Description

钛酸锶钡超细粉体的制备方法  
所属领域
本发明是关于钛酸锶钡(BST)纳米量级超细粉体的制备方法，该方法有别于传统的BST纳米粉体的制备，而采用独特试剂——柠檬酸为鳌合剂来形成澄清的溶胶，采用乙二醇为分散剂，通过溶胶-凝胶过程制备BST粉体。属于陶瓷粉体制备领域。
背景技术
与众多的粉体制备方法相比，溶胶-凝胶法制备粉体具有多化学组员混合均匀性好，化学计量比容易控制，设备简单等诸多优点，已被广泛用于新型粉体的制备。然而，在已有的溶胶-凝胶方法制备BST材料过程中，基本上都使用醋酸盐溶液，通过简单的络合过程形成溶胶，再经干燥转变为凝胶，最后在高于1000℃的温度下煅烧得到BST粉体。这样获得的粉末通常团聚严重，颗粒较大，所合成的粉体烧结温度高，得到的陶瓷粒度大，影响了材料性能的提高(无机材料学报，1998，13(3)，389-395；无机材料学报，1999，14(1)，101-106)。因此，探索新的制备方法，降低BST的合成温度，进而进一步降低BST陶瓷的烧结温度，以改善材料最终的性能，已成为这一领域的技术焦点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用前驱物溶液制备BST粉体的新方法，这种方法是在Pechini方法(M.P.Pechini，U.S.Patent No.3 330,697，July，1967)原理基础上发展的。选用柠檬酸作为鳌合剂来形成澄清的溶胶，而且经处理的干凝胶因含柠檬酸和硝酸根，还具有可燃烧的特点，提供了额外的热能，因此可以使干凝胶在较低的温度下(约800℃)煅烧获得结晶完好的超细BST粉末。利用本发明的合成技术所制备的BST的结晶温度比传统固相法合成产物的结晶温度要低600-700℃，比溶胶凝胶非燃烧法产物的结晶温度要低200-300℃。结晶温度的大幅度降低有益于形成超细粉体。而且采用本发明提供的BST超细粉末可最终改善陶瓷材料的烧结性能，降低材料的烧结温度，提高其致密度，获得细晶粒(平均晶粒约1um)BST陶瓷，从而提高材料的电性能。
本发明提供的一种前驱物混合溶液是以钛酸四丁脂、氨水、柠檬酸、硝酸钡、硝酸锶为原料。先配置成钡、锶、钛三者稳定的柠檬酸单元溶液，之后按相似者相溶的原理及化学计量比混合所需Ba/Sr比的二元前驱溶液，再配置成Ba/Sr/Ti的三元前驱溶液，Ba，Sr，Ti三种元素摩尔比为1-X∶X∶1，其中0＜X＜1。用氨水调节三元前驱溶液的pH值为6-7之间，以乙二醇为分散剂。按乙二醇加入量与Ti元素摩尔比为1-5∶1的比例混合，搅拌混合均匀。把混合好的溶液于70℃水浴加热，使溶液变成溶胶，然后在120℃真空条件下烘干成干凝胶。BST干凝胶在400-800℃煅烧处理，再过300目筛，获得BST超细粉体。工艺流程参见图1。
BST干凝胶的煅烧温度在500-800℃范围内，在高于500℃的温度下煅烧可获得BST结晶粉末，而在800℃下煅烧则可获得结晶完好的BST粉末(见图2)。添加表面活性剂乙二醇明显降低了合成粉体的团聚程度，粉末平均粒径从100nm左右减小到约40nm左右，获得超细纳米量级BST粉体。该粉体压片成型，在1300℃无压烧结后，形成平均晶粒约1um的致密烧结体。烧结样品的介电常数为1470，介电损耗为0.006(25℃，10KHz)。
本发明提供的超细粉体制备方法具有操作简便，稳定性好的特点，在800℃下处理即可获得结晶完好的BST粉末，粉末粒度小。用所制备的粉体压片成型，在1300℃无压烧结2h可获得致密烧结体(见图3，平均晶粒约1um)
附图说明
图1  BST超细粉体制备工艺流程图。
图2  所得BST超细粉体X行射图。
图3  1300℃2h无压烧结的烧结体SEM照片。
图4  40nm左右BST粉体SEM照片。
图5  100nm左右BST粉体SEM照片。
具体实施方式
实施例1：添加分散剂乙二醇的效果
制备三元前驱混合溶液：制备柠檬酸钡溶液时，首先用氨水调节柠檬酸溶液到pH＝6-7。然后混合硝酸钡和氨化过的柠檬酸溶液CA(柠檬酸)∶Ba2+(金属离子)＝2∶1(摩尔比)；在制备柠檬酸锶溶液时，直接混合柠檬酸溶液和硝酸锶溶液CA(柠檬酸)∶Sr2+(金属离子)＝2∶1(摩尔比)；在制备柠檬酸钛溶液时，按1g柠檬酸：1g钛酸四丁脂的比例，将0.2mol钛酸四丁脂加到浓度为50％、并预先调节好的柠檬酸溶液中(pH＝6)，不断搅拌，70℃水浴加热使沉淀溶解。静置片刻，使溶液分为上下两层。用分液漏斗把下层的柠檬酸钛溶液分离出来。
按照化学式Ba0.5Sr0.5TiO3混合已配制好的柠檬酸钡和柠檬酸锶溶液，然后再加入柠檬酸钛溶液。用氨水调节三元前驱混合溶液的pH值为6-7之间，加入分散剂乙二醇以防止后续凝胶化过程中粉体的团聚。按乙二醇加入量与Ti元素摩尔比为2.5∶1的比例混合，搅拌混合均匀。把混合好的溶液于70℃水浴加热，使溶液变成溶胶，然后在120℃真空烘干成干凝胶。对BST干凝胶在800℃煅烧，再过300目筛，获得粒度40nm左右的BST超细粉体(见图4)。
实施例2：不添加乙二醇分散剂的对比实施
制备三元前驱混合溶液：制备柠檬酸钡溶液时，首先用氨水调节柠檬酸溶液到pH＝6-7。然后混合硝酸钡和氨化过的柠檬酸溶液CA(柠檬酸)∶Ba2+(金属离子)＝2∶1(摩尔比)；在制备柠檬酸锶溶液时，直接混合柠檬酸溶液和硝酸锶溶液CA(柠檬酸)∶Sr2+(金属离子)＝2∶1(摩尔比)；在制备柠檬酸钛溶液时，按1g柠檬酸：1g钛酸四丁脂的比例，将0.2mol钛酸四丁脂加到浓度为50％、并预先调节好的柠檬酸溶液中(pH＝6)，不断搅拌，70℃水浴加热使沉淀溶解。静置片刻，使溶液分为上下两层。用分液漏斗把下层的柠檬酸钛溶液分离出来。
按照化学式Ba0.5Sr0.5TiO3混合已配制好的柠檬酸钡和柠檬酸锶溶液，然后再加入柠檬酸钛溶液，并保持混合溶液的pH值为6-7之间。把混合好的溶液于70℃水浴加热，使溶液变成溶胶，然后在120℃真空条件下烘干成干凝胶。对BST干凝胶在800℃煅烧处理，再过300目筛，获得平均粒径100nm左右的BST超细粉体(见图5)。

Claims (3)

1.一种纳米量级BST超细粉体的制备方法，包括前驱体制备、溶胶-凝胶过程以及高温煅烧工艺过程，其特征在于：
(1)以钛酸四丁脂、氨水、柠檬酸、硝酸钡、硝酸锶为原料，先分
   别配置成含钡、锶、钛的稳定柠檬酸单元溶液，之后按相似者
   相溶的原理及化学计量比混合二价离子Ba2+、Sr2+的二元前驱
   溶液；最后再加入含钛单元溶液，配置成Ba/Sr/Ti的三元前驱
   溶液，Ba，Sr，Ti三种元素摩尔比为1-X∶X∶1，其中0＜X＜1；
(2)用氨水调节三元前驱混合溶液的pH值为6-7之间，加入乙二
   醇以防止后续凝胶化过程中粉体的团聚；乙二醇的加入量与按
  Ti元素摩尔比为1-5∶1的比例混合，搅拌混合均匀，把混合
   好的溶液于70℃水浴加热，使溶液变成溶胶，然后在120℃真
   空条件下烘干成干凝胶；BST干凝胶在500-800℃煅烧处理，
   再过300目筛，获得纳米量级BST超细粉体。
2.按权利要求书1所述的纳米量级BST超细粉体制备方法，其特征在于：
(1)在制备柠檬酸钡溶液时，首先用氨水调节柠檬酸溶液到
   pH＝6-7，然后混合硝酸钡和已氨化过的柠檬酸溶液，按柠檬酸∶
  Ba2+＝2∶1(摩尔比)混合；
(2)在制备柠檬酸锶溶液时，直接按柠檬酸∶Sr2+＝2∶1(摩尔比)混
   合柠檬酸溶液和硝酸锶溶液；
(3)在制备柠檬酸钛溶液时，按1g柠檬酸∶1g钛酸四丁脂的比例，
   将0.2mol钛酸四丁脂加到浓度为50％、并预先调节好的柠檬酸
   溶液中(pH＝6)，不断搅拌，70℃水浴加热使沉淀溶解，静置
   片刻，使溶液分为上下两层，再用分液漏斗把下层的柠檬酸钛
   溶液分离出来。
3.按权利要求书1和2所述的纳米量级BST超细粉体制备方法，其特征在于：前驱溶液中Ba∶Sr∶Ti＝0.5∶0.5∶1(摩尔比)；BST干凝胶在800℃煅烧处理，获得平均粒径约为40nm的BST超细粉体。
CN 03150835 2003-09-05 2003-09-05 钛酸锶钡超细粉体的制备方法 Expired - Fee Related CN1212997C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 03150835 CN1212997C (zh) 2003-09-05 2003-09-05 钛酸锶钡超细粉体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 03150835 CN1212997C (zh) 2003-09-05 2003-09-05 钛酸锶钡超细粉体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1522984A true CN1522984A (zh) 2004-08-25
CN1212997C CN1212997C (zh) 2005-08-03

Family

ID=34286781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 03150835 Expired - Fee Related CN1212997C (zh) 2003-09-05 2003-09-05 钛酸锶钡超细粉体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1212997C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1308498C (zh) * 2005-01-12 2007-04-04 中国科学院新疆理化技术研究所 纳米晶钛酸锶钡的微波水热合成方法
CN100378005C (zh) * 2005-11-16 2008-04-02 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种利用包裹法制备亚微米级钛酸锶钡粉体的方法
CN102241509A (zh) * 2011-05-26 2011-11-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种制备钛酸锶钡纳米粉体的方法
CN102584192A (zh) * 2012-02-02 2012-07-18 陕西科技大学 一种高磁化强度和电阻率的铁酸铋钛酸钡固溶体基复合材料的制备方法
CN110590357A (zh) * 2019-08-16 2019-12-20 南方科技大学 一种钛酸锶钡纳米粉体的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101705519B (zh) * 2009-11-19 2012-05-30 南京工业大学 钛酸锶钡铁电纳米单晶颗粒及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1308498C (zh) * 2005-01-12 2007-04-04 中国科学院新疆理化技术研究所 纳米晶钛酸锶钡的微波水热合成方法
CN100378005C (zh) * 2005-11-16 2008-04-02 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种利用包裹法制备亚微米级钛酸锶钡粉体的方法
CN102241509A (zh) * 2011-05-26 2011-11-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种制备钛酸锶钡纳米粉体的方法
CN102584192A (zh) * 2012-02-02 2012-07-18 陕西科技大学 一种高磁化强度和电阻率的铁酸铋钛酸钡固溶体基复合材料的制备方法
CN102584192B (zh) * 2012-02-02 2013-07-24 陕西科技大学 一种高磁化强度和电阻率的铁酸铋钛酸钡固溶体基复合材料的制备方法
CN110590357A (zh) * 2019-08-16 2019-12-20 南方科技大学 一种钛酸锶钡纳米粉体的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1212997C (zh) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107151029B (zh) 一种四方相钛酸钡粉体的溶胶-水热法制备工艺
CN101973578A (zh) 水基溶胶凝胶法制备高纯度单分散钛酸钡纳米粉体的方法
CN104477978B (zh) 一种制备钙钛矿纳米粉体的方法
CN103214235B (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN114477273A (zh) 一种四方相纳米钛酸钡粉末的水热法制备工艺
CN102976400A (zh) 一种四方相纳米钛酸钡的制备方法
CN1308498C (zh) 纳米晶钛酸锶钡的微波水热合成方法
CN101921108A (zh) 一种钛酸锶钡基超细粉体及制备方法
CN1212997C (zh) 钛酸锶钡超细粉体的制备方法
CN101128395B (zh) 组合物的制造方法
CN101786876B (zh) 钛酸钡基y5v纳米粉体及其陶瓷材料的制备方法
CN102557634B (zh) 多组分微量共掺杂锆钛酸锶钡基微粉制备方法
KR20210153705A (ko) 나노 티탄산바륨 미세 결정 및 그 제조 방법과 티탄산바륨 파우더 및 그 제조 방법
CN1715243A (zh) 一种制备四方相钛酸钡粉体的方法
CN112707726A (zh) 一种钛酸钡纳米粉体制备方法
CN105722790B (zh) 钛酸钡粉体的制造方法
CN1189422C (zh) 一种合成纳米级钙钛矿陶瓷粉体的方法
CN103342557B (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN105254295A (zh) 一种钕掺杂钛酸钡纳米陶瓷粉体的制备方法
CN1063155C (zh) 金属氧化物超细粉体的制备方法
CN115246653A (zh) 纳米氧化镝及其制备方法与应用
CN103342383A (zh) 一种微波介质陶瓷材料的制备方法
CN105849049B (zh) 钛酸钡粉体的制造方法
CN109942018B (zh) 一种纳米级钛酸锶粉末的制备方法
CN1273384C (zh) 一种无硬团聚的纳米氧化铝的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee