KR101288194B1 - 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말 - Google Patents

고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고결정성 티탄산바륨의 제조방법은 가온하여 바륨(Ba)을 이온화한 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계; 산 또는 염기에 분산된 티타늄(Ti) 원자재를 마련하는 단계; 상기 수산화 바륨 및 티타늄 원자재를 혼합 및 반응시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는 단계; 및 상기 티탄산바륨 시드를 순수 및 입성장 억제제와 혼합하여 입성장 시키는 단계;를 포함한다. 본 발명에 따른 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말은 수산화바륨과 티타늄 원자재를 혼합하여 급속 핵생성 및 고온, 고압 하에서 천천히 입성장시켜 제조되므로, 미립자임에도 높은 결정축비(c/a)를 가지며, 입도 분포가 우수하고, 내부에 기공이 거의 존재하지 않으며, 거대입자가 없고, 네킹(necking)이 없어 분산성이 매우 우수하고, 표면 밀도가 높아 소성시 입자간 뭉침 현상이 없어 넓은 영역에서 안정되게 소결되는 효과가 있다.

Description

고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말{A manufacturing method of highly crystalline Barium-Titanate and highly crystalline Barium-Titanate powder manufactured by the same}
본 발명은 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수산화바륨과 티타늄 원자재를 혼합하여 급속 시드(seed) 형성 및 고온, 고압 하에서 천천히 입성장시켜 높은 결정축비 (c/a) 값과 입도 분포 및 분산성이 우수한 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말에 관한 것이다.
오늘날 전자부품 산업의 경박단소화, 고용량화, 고신뢰성화 등의 추세에 따라 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)의 강유전체 재료로 사용되는 티탄산바륨 입자는 작은 크기를 가지면서 우수한 유전율 및 신뢰성이 요구된다.
이러한 티탄산바륨 분말을 제조하는 방법으로는 고상법, 습식법이 있으며, 습식법은 옥살레이트 침전법, 수열합성법 등이 있다. 고상법은 보통 입자의 최소 분말 크기가 1 미크론 전후로 상당히 큰 편이며 입자의 크기를 조절하기가 어렵고 입자들의 뭉침 현상과 소성 시에 발생하는 오염 등이 문제되어 티탄산바륨을 미립자로 제조하는데 어려움이 있다.
유전체 입자 크기가 작아짐에 따라 정방성(tetragonality)이 떨어지는 것은 여러가지 공법에서 일반적으로 나타나는 현상이며 100 nm 이하로 작아질 경우 결정축비(c/a)의 확보가 매우 어려운 실정이다. 또한 분말 크기가 작아짐에 따라 분산은 더 어려워지게 된다. 그리하여 미립 분말일수록 높은 분산성이 요구된다.
기존 고상법 또는 공침법은 고온 하소에 의하여 결정상을 이루기 때문에 고온 하소 공정 및 분쇄 공정이 필요하며, 이로 인하여 합성된 티탄산바륨의 형상이 좋지 않고, 입도분포가 넓은 단점이 있고, 열처리로 인하여 뭉침이 발생하여 분산이 어렵고, 분쇄 후 미립 생성의 문제점을 가지고 있다.
열처리 없이 수열에서 티탄산바륨을 합성할 경우, 분산 문제를 해결할 수 있고, 또한 수열 합성은 형상의 제어가 용이하며, 작은 크기, 좁은 입자크기 분포를 지닌 티탄산바륨을 합성할 수가 있다. 그러나 수계에서 합성하므로 페로브스카이트 결정구조에서 산소자리에 -OH기가 치환되어 이로 인하여 기공 등의 결함이 많이 존재하여 합성된 입자의 결정성을 높이기가 어렵다.
본 발명은 수산화바륨과 티타늄 원자재를 혼합하여 급속 시드(seed) 형성 및 고온, 고압 하에서 천천히 입성장시킴으로써, 높은 결정축비(c/a) 값과 입도 분포 및 분산성이 우수한 고결정성 티탄산바륨의 제조방법 및 그 방법으로 제조한 고결정성 티탄산바륨 분말을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는 가온하여 바륨(Ba)을 이온화한 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계; 산 또는 염기에 분산된 티타늄(Ti) 원자재를 마련하는 단계; 상기 수산화 바륨 및 티타늄 원자재를 혼합 및 반응시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는 단계; 및 상기 티탄산바륨 시드를 순수 및 입성장 억제제와 혼합하여 고압 하에서 입성장 시키는 단계; 를 포함하는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법을 제공한다.
상기 바륨 원자재는 수산화바륨팔수화물일 수 있다.
상기 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계는 수산화바륨을 질소 분위기에서 교반하며, 70℃ 이상으로 가온하여 용해시키는 것을 특징으로 한다.
상기 티타늄(Ti) 원자재는 함수티탄 또는 이산화티탄일 수 있다.
상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계는 80℃ 이상에서 수행될 수 있다.
상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계는 급속교반, 마이크로파 및 초음파 중에서 어느 하나를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계에서 바륨과 티타늄의 혼합 몰 비율(바륨/티타늄)은 1 이상 3 이하일 수 있다.
또한, 상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계에서 바륨과 티타늄의 혼합 몰 비율(바륨/티타늄)은 1.2 이상 2 이하일 수 있다.
상기 입성장 억제제는 용매의 극성을 낮추고, pH를 낮추며, 재석출을 억제하는 물질일 수 있다.
상기 입성장 억제제는 알콜류, 산류 또는 계면활성제류일 수 있다.
상기 입성장 단계에서 혼합되는 상기 티탄산바륨 시드의 농도는 0.01 ~ 0.7 M일 수 있다.
상기 입성장 단계는 티탄산바륨 시드와 순수 및 입성장 억제제를 혼합하여 밀봉하고 150 ~ 380℃의 온도로 오토클레이브(Autoclave) 내에서 1 ~ 72시간 동안 교반하면서 반응시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태는 가온하여 바륨(Ba)을 이온화한 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계; 산 또는 염기에 분산된 티타늄(Ti) 원자재를 마련하는 단계; 상기 수산화 바륨 및 티타늄 원자재를 고온에서 혼합 및 반응시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는 단계; 및 상기 티탄산바륨 시드를 순수 및 입성장 억제제와 혼합하여 고온, 고압 하에서 입성장 시키는 단계; 를 포함하는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법에 의해 제조된 고결정성 티탄산바륨 분말을 제공한다.
상기 고결정성 티탄산바륨 분말은 평균 입경이 20 내지 200 nm 이고, 결정축비(c/a)가 1.003 내지 1.010인 것을 특징으로 한다.
상기 결정축비(c/a)는 고결정성 티탄산바륨 분말의 입자 크기가 20~40nm일 경우 1.003 내지 1.0055이며, 40~60nm 일 경우 1.0045 내지 1.0075이고, 60~80nm일 경우 1.0062 내지 1.009이며, 80~200nm일 경우 1.0080 내지 1.01이다.
본 발명인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법에 의해 제조된 티탄산바륨 분말은 수산화바륨과 티타늄 원자재를 혼합하여 급속 시드(seed) 형성 및 고온, 고압 하에서 천천히 입성장시켜 제조되므로, 미립자임에도 높은 결정축비(c/a)를 가지며, 입도 분포가 우수하고, 내부에 기공이 거의 존재하지 않으며, 거대입자가 없고, 네킹(necking)이 없어 분산성이 매우 우수하고, 표면 밀도가 높아 소성 시 입자간 뭉침 현상이 없어 넓은 영역에서 안정되게 소결되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 고결정성 티탄산바륨의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 2에 따른 티탄산바륨 분말의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1과 비교예 1에 따른 티탄산바륨 분말의 TEM 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 고결정성 티탄산바륨의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 고결정성 티탄산바륨의 제조 공정은 가온하여 바륨(Ba)을 이온화한 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계(S1); 산 또는 염기에 분산된 티타늄(Ti) 원자재를 마련하는 단계(S2); 상기 수산화 바륨 및 티타늄 원자재를 혼합 및 반응시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는 단계(S3); 및 상기 티탄산바륨 시드를 순수 및 입성장 억제제와 혼합(S4)하여 고압 하에서 입성장 시키는 단계(S5); 를 포함한다.
바륨(Ba) 원자재로는 수산화바륨이 사용된다. 수산화바륨 팔수화물 (Ba(OH)28H2O)을 대기 중 이산화탄소에 의하여 바륨카보네이트가 형성이 안되도록 질소 분위기에서 교반하며 70oC 이상으로 가온하여 완전하게 용해시킨다(S1).
본 발명에서는 후술할 티타늄(Ti) 원자재와 혼합, 반응시킬 경우 급속하게 핵 생성을 하여야 하므로, 바륨(Ba) 원자재를 가온 하에서 완전하게 이온화 시키는 것이 중요하다.
티타늄(Ti) 원자재로는 함수티탄 (TiOx/2(OH)4-X) 또는 산화 티탄(TiO2) 졸이 사용될 수 있다. 함수티탄을 이용할 경우 소량의 암모니아 등의 염기성 물질을 넣고, 밀링을 하여 분산시켜 마련한다. 산화티탄(TiO2) 졸은 탄소체인이 긴 분산제를 이용하여 분산하는 것보다는 산 또는 염기에 의하여 분산된 졸을 사용하는 것이 좋다. 티타늄 원자재의 입자 크기는 작을수록 좋다(S2).
용해된 수산화바륨 팔수화물에 상기 분산된 티타늄　졸을 급속으로 혼합시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는다(S3). 혼합되는 순간에 바륨(Ba)이온과 티타늄(Ti) 원자재가 빠르게 반응하는 것이 중요하다.
본 반응에서 반응물의 바륨과 티타늄의 몰비(Ba/Ti ratio)는 1이상 3이하로 하는데, 1.2이상, 2이하로 할 수도 있다.
티탄산바륨의 시드 생성이 종료될 때까지 50℃에서 200℃ 이하의 온도를 유지하는 것이 좋고, 100℃에서 150℃의 온도를 유지할 수도 있다. 시드 생성이 종료된 후 온도를 100℃ 이하로 내린 후 질소 퍼징을 하면서 형성된 기체가스를 제거하면 해교제 등의 불순물 제거에 효과적이다.
반응을 빠르게 시키기 위하여 혼합 시 온도는 80oC 이상이 되게 한다. 그리고, 시드 생성이 종료될 때까지 반응시킨다.
티타늄 원자재와 바륨 원자재를 혼합하며 반응시켜 티탄산바륨의 시드 생성을 빠르게 하기 위한 방법으로 크게 ① 급속교반, ② 마이크로파 이용 및 ③ 초음파 이용의 3가지가 있다.
우선 급속교반법을 이용할 경우에는 닫힌 반응기에 작은 구멍을 만들어 밸브를 연결한다. 원자재 투입을 위한 탱크를 연결한다. 메인 반응기의 밸브를 열고 질소로 퍼징을 한 후 잠근다. 각각의 탱크를 70℃에서 200℃가 되게 가온 후 메인 반응기의 밸브를 열어 기체압을 빼고, 원자재가 담겨있는 탱크의 밸브를 동시에 열고 가압하여 원자재를 급속하게 투입시킨다. 투입할 때 임펠라를 회전시키는데, 분당 회전수가 250이상 50000이하가 되게 한다. 원자재 투입이 완료되면 모든 밸브를 잠근 후 교반하며, 온도를 유지하여 시드 생성이 종료될 때까지 반응시킨다.
다음으로, 마이크로 파를 이용하는 경우에는 반응기에 마이크로파 유도 단자를 넣어 장착하고 상기 급속 교반법의 경우와 같이 반응기에 원자재 투입을 위한 탱크를 연결하고 밀봉한다. 반응기 안을 질소로 퍼징 후 각 원자재 탱크를 가온한다. 메인 반응기의 밸브를 열어 기체압을 빼고, 원자재가 담겨있는 탱크의 밸브를 동시에 열고 가압하여 원자재를 급속하게 투입시킨다. 투입할 때 임펠라를 회전시키면서 마이크로파로 가온한다. 원자재 투입이 완료되면 모든 밸브를 잠근 후 교반하며, 마이크로파로 온도를 유지하여 시드 생성이 종료될 때까지 반응시킨다.
끝으로, 초음파를 이용하는 경우에는 초음파 장치로 관형 초음파 장치를 사용하는 것이 좋다. 초음파 진동부는 반응기의 길이에 30% 내지 95% 정도가 되게 설계한다. 초음파 진동부를 반응기에 넣고 밀폐시킨다. 티타늄 원자재는 메인 반응기에 넣고, 바륨 원자재 투입을 위한 탱크는 연결하여 밀봉한다. 반응기 안을 질소로 퍼징 후 메인 반응기와 각 원자재 탱크도 가온한다. 메인 반응기의 밸브를 열어 기체압을 빼고, 초음파를 작동시키고, 바륨 원자재가 담겨있는 탱크의 밸브를 동시에 열고 가압하여 원자재를 급속하게 투입시킨다. 투입할 때 임펠라를 회전시킨다. 초음파를 작동시키며, 온도를 유지하여 시드 생성이 종료될 때까지 반응시킨다.
　
시드 형성이 종료된 후 형성된 시드(seed)를 회수한다. 이때 대기 중에 노출될 경우 탄산바륨(BaCO3)이 형성될 수 있으므로, 노출되지 않게 주의한다.
입성장은 고온에서 천천히 성장하는 것이 좋다. 고에너지를 받아 천천히 입성장 하여야 원자가 모두 가장 안정한 상태로 배열되게 되어, 결함이 제거된다. 입성장은 농도가 높거나 pH가 높을 경우 빠르다. 따라서, 시드 형성이 종료된 후 순수를 추가로 첨가하여 농도와 pH를 낮춘다. 이때 시드 형성 후 형성된 티탄산바륨 시드를 침전시키고, 여액을 일부 버리면 pH를 더 낮출 수 있다.
입성장 시 티탄산바륨의 농도는 0.01M에서 0.7M이 되게 한다.
입성장을 늦추기 위하여 입성장 억제제를 넣을 수 있는데, 입성장 억제제로는 부틸렌 글리콜(Butylene Glycol), 디메톡시에탄(Dimethoxyethane), 헥산 디올 (Hexanediol),　헥실렌글리콜(hexyleneglycol),　메톡시에탄올(Methoxyethanol)등을 포함하는 알코올류와 같이 용매의 극성을 낮출 수 있는 물질이나 아세트산(acetic acid), 질산(nitric acid)등을 포함하는 산류와 같이 pH를 낮추는 물질 또는 알킬황산나트륨 (sodium alkylsulfate), 알킬벤젠술폰산염 (alkylbenzene sulfonate), N-아크릴아미노산염, 아크릴아마이드 (acrlyamide), 디에탄올아민 (diethanol amine), 아민옥사이드 (aminoxide)등을 포함하는 계면활성제(surfactant)류같이 재석출을 억제시키는 물질을 사용할 수 있다.
본 단계는 오토클레이브(autoclave)를 사용하여 수행하는데 오토클레이브에 상기 급속 시드 형성법으로 제작된 침전물과 순수와 입성장 억제제를 넣고 밀봉시킨 후 오토클레이브를 150℃에서 380℃로 올려주어서 1시간 내지 72시간 동안 교반하면서 반응을 시킨다. 온도를 내린 후 형성물을 꺼내어 세척하고 필터하여 잉여 바륨을 제거하고 200℃ 이하에서 건조하여 티탄산바륨 분말을 얻는다.　
상기와 같이 급속 시드 형성과 입성장 제어를 통하여 얻은 고결정성 60nm 분말과 급속 시드 형성과 입성장 제어를 하지 않고, 시드 형성과 입성장만 분리하여 얻은 60nm 분말에 각각 소결조제, 가소제, 바인더를 넣고 혼합 후 디스크를 제작하여 열처리를 해보았다.
본 발명에서 제시한 방법으로 합성한 분말의 경우 치밀화 완료 후에도 입성장이 일어나지 않으며 균일한 형태의 입자이지만, 본 발명에서와 같이 급속 시드 형성과 입성장 제어를 하지 않아서 결정성이 낮은 분말을 합성한 경우, 치밀화 완료 후 입성장이 급격하게 나타났다. 본 발명에서 제시한 분말의 경우 유전율이 높을 뿐만 아니라, 소성 윈도우(window)도 넓게 나타났다.
한편, 상기 고결정성 티탄산바륨의 제조방법에 의해 제조된 고결정성 티탄산바륨 분말은 평균 입경이 20 내지 200 nm 이고, 결정축비(c/a)가 1.003 내지 1.010인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 결정축비(c/a)는 고결정성 티탄산바륨 분말의 입자 크기가20~40nm일 경우 1.003내지 1.0055이며, 40~60nm 일 경우 1.0045내지 1.0075이고, 60~80nm일 경우 1.0062 내지 1.009이며, 80~200nm일 경우 1.0080 내지 1.01이다.
이하, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1) 급속 교반에 의한 합성
수산화바륨 팔수화물(Ba(OH)28H2O)을 반응기에 넣고 질소로 퍼징한 후 100℃ 이상으로 교반하여 녹인다.　산화티탄(TiO2) 졸도 60℃ 이상으로　가온하여 준비한다.　바륨(Ba) 용액과 산화티탄(TiO2) 졸을 급속하게 투입하여 혼합시킨다.　110oC에서 교반하여 반응시킨다.　300rpm이상으로 고속 교반을 하여 10분간 반응시켜서 티탄산바륨으로 모두 전이시켜 시드 형성을 종료시킨다. 순수를 넣어서 혼합액의 농도와 pH를 낮춘다. 산을 넣어서 추가로 pH를 낮춘다. 이때 pH는 11.5가 되게 한다.　250℃로 올린 후 20 시간 동안 티탄산바륨을 입성장시켰다. 필터 후 순수로 세척하고, 건조하여 얻은 분말의 BET 비표면적은 16.2m2/g이었으며, SEM(scanning electron microscope)에 의하여 측정한 입경은 64nm이고, D99/D50는1.5로 균일한 편이였으며, 형태는 구형이고, 결정 축비(c/a) 값은1.0069로 나타났다. 도 2는 실시예 1에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다.
실시예 2) 마이크로파를 이용한 합성
수산화바륨 팔수화물(Ba(OH)28H2O)을 반응기에 넣고 질소로 퍼징한 후 100℃ 이상으로 교반 하여 녹인다.　산화티탄(TiO2) 졸도 60℃ 이상으로　가온하여 준비한다.　마이크로파가 장착된 반응기를 마이크로파로 가온한다. 바륨(Ba) 용액과 산화티탄(TiO2) 졸을 급속하게 투입하여 혼합시킨다.　110oC에서 교반하여 반응시킨다.　고속 교반을 하여 10분간 반응시켜서 티탄산바륨으로 모두 전이시켜 시드 형성을 종료시킨다. 순수를 넣어서 혼합액의 농도와 pH를 낮춘다.　250℃로 올린 후 20 시간 동안 티탄산바륨을 입성장시켰다. 필터 후 순수로 세척하고, 건조하여 얻은 분말의 BET 비표면적은 11.9m2/g이였으며, SEM에 의하여 측정한 입경은 82nm이고, D99/D50는1.5로 균일한 편이였으며, 형태는 구형이고, c/a 값은1.0082로 나타났다. 도 3은 실시예 2에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다.
실시예 3) 초음파를 이용한 합성
수산화바륨 팔수화물(Ba(OH)28H2O)을 반응기에 넣고 질소로 퍼징한 후 100℃ 이상으로 교반하여 녹인다.　분산된 함수티탄을 초음파 진동부가 들어있는 메인 반응기에 넣고 60℃ 이상으로　가온하여 준비한다. 초음파를 작동시킨 상태에서 바륨 용액을 급속하게 투입하여 함수티탄 슬러리와 혼합시킨다.　110oC에서 교반하여 반응시킨다.　이때 초음파를 작동시키면서 10분간 반응시켜서 티탄산바륨으로 모두 전이시켜 시드 형성을 종료시킨다. 순수를 넣어서 혼합액의 농도와 pH를 낮춘다.　250℃로 올린 후 20 시간 동안 티탄산바륨을 입성장 시켰다. 필터 후 순수로 세척하고, 건조하여 얻은 분말의 BET 비표면적은 16.4m2/g이였으며, SEM에 의하여 측정한 입경은 72nm이고, D99/D50는1.5로 균일한 편이였으며, 형태는 구형이고, c/a 값은1.0078로 나타났다. 도 4는 실시예 3에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다.
실시예 4) 초음파를 이용한 합성
실시예 3과 다른 모든 조건을 동일하게 하되, 입성장 시 아세트산(acetic acid)을 첨가하여 입성장 속도를 더 늦추었다. 합성된 분말의 BET 비표면적은 19.3m2/g이였으며, SEM에 의하여 측정한 입경은 46nm이고, D99/D50는1.6로 균일한 편이였으며, 형태는 구형이고, c/a 값은1.0055로 나타났다. 도 5는 실시예 4에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다.
비교예 1)
실시예 1)과 다른 모든 조건을 동일하게 하되, 시드 형성 시 급속 교반 및 급속 투입을 하지 않고, 저속으로 교반하여 실험하였다. 합성된 분말이 다소 불균일 하였으며, SEM에 의하여 측정한 입경이 66nm임에도 불구하고 결정성은 실시예1)보다 낮은 1.0060으로 나타났다. TEM(Transmission Electron Microscope) 분석결과 입자 내 기공이 많이 존재하였다. 도 6은 비교예 1에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다. 또한, 도 8은 실시예 1 과 비교예 1에서 얻어진 분말의 TEM 사진을 비교한 것이다(실시예 1: (a), 비교예 1: (b)).
비교예 2)
실시예 1)과 모든 조건을 동일하게 하되, 입성장 시 순수와 입성장 억제제를 첨가하지 않았다. 합성된 분말이 매우 크고 불균일하게 나타났다. 도 7은 비교예 2에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타낸다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 가온하여 바륨(Ba)을 이온화한 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계;
    산 또는 염기에 분산된 티타늄(Ti) 원자재를 마련하는 단계;
    상기 수산화 바륨 및 티타늄 원자재를 혼합 및 반응시켜 티탄산바륨 시드(seed)를 얻는 단계; 및
    상기 티탄산바륨 시드를 순수 및 입성장 억제제와 혼합하여 입성장 시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 입성장 단계에서 혼합되는 상기 티탄산바륨 시드의 농도는 0.01 ~ 0.7 M이며,
    상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계는 급속교반, 마이크로파 및 초음파 중에서 어느 하나를 사용하여 수행되는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바륨 원자재는 수산화바륨팔수화물인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수산화바륨 원자재를 마련하는 단계는 수산화바륨을 질소 분위기에서 교반하며, 70℃ 이상으로 가온하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 티타늄(Ti) 원자재는 함수티탄 또는 이산화티탄인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계는 80℃ 이상에서 수행되는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계에서 바륨과 티타늄의 혼합 몰 비율(바륨/티타늄)은 1 이상 3 이하인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수산화바륨 및 티타늄 원자재를 혼합, 반응시키는 단계에서 바륨과 티타늄의 혼합 몰 비율(바륨/티타늄)은 1.2 이상 2 이하인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입성장 억제제는 용매의 극성을 낮추고, pH를 낮추며, 재석출을 억제하는 물질인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입성장 억제제는 알콜류, 산류 또는 계면활성제류인 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 입성장 단계는 티탄산바륨 시드와 순수 및 입성장 억제제를 혼합하여 밀봉하고 150 ~ 380℃의 온도로 오토클레이브(Autoclave) 내에서 1 ~ 72시간 동안 교반하면서 반응시키는 것을 특징으로 하는 고결정성 티탄산바륨의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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