KR102048839B1 - Method of preparing barium titanate - Google Patents

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    • B01J6/001Calcining

Abstract

티탄산바륨의 제조방법이 개시된다. 개시된 티탄산바륨의 제조방법은 바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 상기 반응기내에서 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하는 단계(S10), 상기 반응기 내에서 상기 반응원료를 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계(S20), 상기 결정핵을 1차 열처리하여 숙성하는 단계(S30), 상기 숙성된 결정핵을 2차 열처리(하소)하여 티탄산바륨 분말을 얻는 단계(S40), 및 상기 티탄산바륨 분말을 해쇄하는 단계(S50)를 포함한다.Disclosed is a method for producing barium titanate. The disclosed method for producing barium titanate is a step of injecting a reaction material containing barium and titanium into a reactor, mixing at the molecular level in the reactor (S10), and chemically reacting the reaction material in the reactor. Reacting (nucleating) crystal nuclei by chemical reaction (S20), aging the crystal nuclei by primary heat treatment (S30), and subjecting the mature nuclei to secondary heat treatment (calcination), barium titanate powder Obtaining (S40), and crushing the barium titanate powder (S50).

Description

티탄산바륨의 제조방법{Method of preparing barium titanate}Method of preparing barium titanate {Method of preparing barium titanate}

티탄산바륨의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하고 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계를 포함하는 티탄산바륨의 제조방법이 개시된다. Disclosed is a method for producing barium titanate. More specifically, titanic acid comprising injecting a reaction material comprising barium and titanium into a reactor, mixing at the molecular level, and chemically reacting to produce nucleating crystals. A method for producing barium is disclosed.

티탄산바륨(BaTiO3, 이하 BT라고 함)은 적층 세라믹 콘덴서(multi layer ceramic condenser: MLCC)에 절연층으로 사용되고 있는 물질이다. Barium titanate (BaTiO 3 , hereinafter referred to as BT) is a material used as an insulating layer in a multilayer ceramic capacitor (MLCC).

MLCC에 사용되는 BT는 입자크기와 결정화도의 요구 수준이 높아짐에 따라, 합성 기술이 일반 수열법으로부터 아임계 수열법으로 점차 변화하고 있는 추세이다. 그러나, 아임계 수열법은 고온(220~280℃) 및 고압(0.5~13MPa)하에서 수행되므로, 사용 원료, 유틸리티 및 아임계 조건에서 강염기성 반응물을 견디는 특수 재질의 반응기가 요구되고, 이에 따라 일반적인 티탄산바륨의 제조방법에 비해 제조비용이 매우 높아 대량생산시 가격 경쟁력을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.BT used in MLCC is gradually changing the synthesis technology from the general hydrothermal method to the subcritical hydrothermal method as the demand for particle size and crystallinity increases. However, the subcritical hydrothermal method is performed under high temperature (220-280 ° C.) and high pressure (0.5-13 MPa), and thus requires a reactor made of a special material that withstands strong base reactants in raw materials, utilities, and subcritical conditions. Compared with the manufacturing method of barium titanate, the manufacturing cost is very high, so it is difficult to secure price competitiveness in mass production.

본 발명의 일 구현예는 바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하고 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계를 포함하는 티탄산바륨의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the step of injecting a reaction material containing barium and titanium into the reactor to mix at the molecular level (nucleating) by chemical reaction (mixing at the molecular level) and chemical reaction (chemical reaction) It provides a method for producing barium titanate.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the invention,

바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 상기 반응기내에서 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하는 단계(S10); Injecting a reaction material comprising barium and titanium into a reactor and mixing at the molecular level in the reactor (S10);

상기 반응기 내에서 상기 반응원료를 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계(S20);Chemical reaction of the reaction material in the reactor to generate nucleating crystals (S20);

상기 결정핵을 1차 열처리하여 숙성하는 단계(S30);Aging the crystal nuclei by primary heat treatment (S30);

상기 숙성된 결정핵을 2차 열처리(하소)하여 티탄산바륨 분말을 얻는 단계(S40); 및Performing a second heat treatment (calcination) on the aged crystal nucleus to obtain barium titanate powder (S40); And

상기 티탄산바륨 분말을 해쇄하는 단계(S50)를 포함하는 티탄산바륨의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing barium titanate comprising the step (S50) of disintegrating the barium titanate powder.

상기 화학반응은 산염기 반응일 수 있다.The chemical reaction may be an acid group reaction.

상기 반응원료는 용액 형태 및 현탁액 형태 중 적어도 하나의 형태로 상기 반응기에 주입될 수 있다.The reaction raw material may be injected into the reactor in the form of at least one of a solution form and a suspension form.

상기 반응원료는 산성 원료 및 염기성 원료를 포함하고, 상기 산성원료는 제1 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입되고, 상기 염기성 원료는 제2 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입될 수 있다.The reaction raw material may include an acid raw material and a basic raw material, the acid raw material may be injected into the reactor through a first raw material injection line, and the basic raw material may be injected into the reactor through a second raw material injection line.

상기 산성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함하고, 상기 염기성 원료는 금속 수산화물을 포함할 수 있다.The acidic raw material may include barium and titanium, and the basic raw material may include metal hydroxide.

상기 산성 원료는 티타늄을 포함하고, 상기 염기성 원료는 바륨을 포함할 수 있다.The acidic raw material may include titanium, and the basic raw material may include barium.

상기 산성 원료는 바륨을 포함하고, 상기 염기성 원료는 티타늄을 포함할 수 있다.The acidic raw material may include barium, and the basic raw material may include titanium.

상기 염기성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함하고, 상기 산성 원료는 무기산 및 유기산 중 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The basic raw material may include barium and titanium, and the acidic raw material may include at least one compound of an inorganic acid and an organic acid.

상기 분자 수준의 혼합에 소요되는 시간(TM)은 상기 결정핵 생성에 소요되는 시간(TN) 보다 짧을 수 있다. The time (T M ) required for mixing at the molecular level may be shorter than the time (T N ) required for nucleation.

상기 TM은 10~100㎲이고, 상기 TN은 1㎳ 이하일 수 있다.The T M may be 10 to 100 μs, and the T N may be 1 μm or less.

상기 반응기의 내부 온도는 60~95℃로 유지될 수 있다.The internal temperature of the reactor may be maintained at 60 ~ 95 ℃.

상기 반응원료 중 바륨과 티타늄의 몰비(Ba/Ti)는 1.0~2.0일 수 있다.The molar ratio (Ba / Ti) of barium and titanium in the reaction raw material may be 1.0 to 2.0.

상기 반응기 내에서 상기 반응원료의 체류시간은 1㎳~10s일 수 있다.The residence time of the reaction raw material in the reactor may be 1㎳ ~ 10s.

상기 반응기는, 내부공간을 한정하는 챔버(chamber), 상기 챔버내에 배치되고 다공성 충전재가 충전된 회전가능한 투과성 충전층(permeable packed bed), 상기 내부공간에 상기 반응원료를 주입하는 적어도 1종의 원료 주입라인, 및 상기 내부공간으로부터 슬러리를 배출하는 슬러리 배출구를 구비하는 고중력 회전 충전형 반응기(high gravity rotating packed bed reactor)일 수 있다.The reactor includes a chamber defining an inner space, a rotatable permeable packed bed disposed in the chamber and filled with a porous filler, and at least one raw material for injecting the reaction raw material into the inner space. It may be a high gravity rotating packed bed reactor having an injection line and a slurry outlet for discharging the slurry from the inner space.

상기 투과성 충전층의 원심 가속도는 10~100,000m/s2로 유지될 수 있다.Centrifugal acceleration of the permeable packed layer may be maintained at 10 ~ 100,000 m / s 2 .

상기 1차 열처리는 100~250℃에서 5~10시간 동안 수행될 수 있다.The first heat treatment may be performed for 5 to 10 hours at 100 ~ 250 ℃.

상기 티탄산바륨의 제조방법은 상기 단계(S30) 및 상기 단계(S40) 사이에 상기 숙성된 결정핵을 pH 3.0~7.0의 세정용액으로 세정하는 단계(S35)를 추가로 포함할 수 있다.The method for producing barium titanate may further include the step (S35) of washing the aged crystal nucleus with a washing solution of pH 3.0 to 7.0 between the step (S30) and the step (S40).

상기 2차 열처리(하소)는 30~60℃/min의 승온속도로 700~900℃의 최종온도까지 승온시킨 후, 1~18시간 동안 유지시킴에 의해 수행될 수 있다.The secondary heat treatment (calcination) may be carried out by raising the temperature to a final temperature of 700 ~ 900 ℃ at a temperature increase rate of 30 ~ 60 ℃ / min, and maintained for 1 to 18 hours.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하고 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계를 포함함으로써, 결정화도(c/a)가 높고 입도분포가 균일하며, 내부 기공이 거의 존재하지 않고, 응집체가 적어 분산성이 우수한 티탄산바륨 분말을 저렴하게 얻을 수 있는 티탄산바륨의 제조방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, injecting a reaction material including barium and titanium into a reactor, mixing at the molecular level and chemical reaction to produce nucleating crystals. By providing a high crystallinity (c / a), uniform particle size distribution, there is little internal pores, there is little aggregate, barium titanate powder excellent in dispersibility can be obtained inexpensively to provide a method for producing barium titanate Can be.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 티탄산바륨의 제조방법에 사용되는 고중력 회전 충전층 반응기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 티탄산바륨 분말의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 티탄산바륨 분말의 SEM 사진이다.
도 4는 비교예 1에서 제조된 티탄산바륨 분말의 SEM 사진이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a high gravity rotary packed bed reactor used in the method for producing barium titanate according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a SEM photograph of the barium titanate powder prepared in Example 1 of the present invention.
3 is a SEM photograph of the barium titanate powder prepared in Example 2 of the present invention.
4 is a SEM photograph of the barium titanate powder prepared in Comparative Example 1. FIG.

이어서, 본 발명의 일 구현예에 따른 티탄산바륨의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다. Next, a method for producing barium titanate according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 티탄산바륨의 제조방법은 바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 상기 반응기내에서 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하는 단계(S10), 상기 반응기 내에서 상기 반응원료를 화학반응(chemical reaction)시켜 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계(S20), 상기 결정핵을 1차 열처리하여 숙성하는 단계(S30), 상기 숙성된 결정핵을 2차 열처리(하소)하여 티탄산바륨 분말을 얻는 단계(S40), 및 상기 티탄산바륨 분말을 해쇄하는 단계(S50)를 포함한다. Method for producing a barium titanate according to an embodiment of the present invention is a step of injecting a reaction material containing barium and titanium into the reactor mixing at the molecular level in the reactor (S10), the reactor Chemical reaction of the reaction raw materials in the reaction (nucleating) to produce (nucleating) (S20), the primary heat treatment to the step of aging (S30), the matured crystal nucleus secondary heat treatment (Calcination) to obtain the barium titanate powder (S40), and the step of crushing the barium titanate powder (S50).

본 명세서에서, 「바륨」이란 경우에 따라 바륨 화합물, 바륨 원자 또는 바륨 이온을 의미하고, 「티타늄」이란 경우에 따라 티타늄 화합물, 티타늄 원자 또는 티타늄 이온을 의미한다.In this specification, "barium" means a barium compound, a barium atom, or a barium ion depending on a case, and "titanium" means a titanium compound, a titanium atom, or a titanium ion depending on a case.

또한 본 명세서에서, 「분자 수준의 혼합」이란 각 분자끼리 혼합되는 수준의 혼합을 의미한다. 일반적으로, 「혼합(mixing)」은 「매크로 혼합(macro-mixing)」과 「마이크로 혼합(micro-mixing)」으로 구분될 수 있는데, 매크로 혼합은 용기 수준(vessel scale)의 혼합을 의미하고, 마이크로 혼합은 전술한 분자 수준의 혼합과 같은 의미이다.In addition, in this specification, "molecular level mixing" means the level of mixing with which each molecule is mixed. In general, "mixing" can be divided into "macro-mixing" and "micro-mixing", macro mixing means mixing of the vessel scale (vessel scale), Micromixing is synonymous with mixing at the molecular level described above.

상기 반응원료는 용액 형태 및 현탁액 형태 중 적어도 하나의 형태로 상기 반응기에 주입될 수 있다.The reaction raw material may be injected into the reactor in the form of at least one of a solution form and a suspension form.

상기 반응원료는 산성 원료 및 염기성 원료를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 산성원료는 제1 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입되고, 상기 염기성 원료는 제2 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입될 수 있다. 따라서, 상기 산성 원료와 염기성 원료는 각각 상기 제1 원료 주입라인 및 제2 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입되어 상기 반응기 내에서 분자 수준으로 혼합된 후 산염기 반응과 같은 화학반응을 거쳐 티탄산바륨의 결정핵을 형성하게 된다.The reaction raw material may include an acid raw material and a basic raw material. In this case, the acidic raw material may be injected into the reactor through a first raw material injection line, and the basic raw material may be injected into the reactor through a second raw material injection line. Accordingly, the acidic raw material and the basic raw material are injected into the reactor through the first raw material injection line and the second raw material injection line, respectively, mixed at the molecular level in the reactor, and then subjected to a chemical reaction such as an acid group reaction to barium titanate. Will form crystal nuclei.

상기 산성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 산성 원료는 바륨 염화물 및 티타늄 염화물을 포함할 수 있다. 상기 산성 원료는, 예를 들어, BaCl2 수용액 또는 수현탁액, 및 TiCl4 수용액 또는 수현탁액의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 산성원료는 0.3~3mol/L의 총 농도를 갖는 BaCl2와 TiCl4의 수용액 또는 수현탁액일 수 있다. 이 경우, 상기 염기성 원료는 NaOH 및/또는 KOH와 같은 금속 수산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 염기성 원료는 0.3~7mol/L (예를 들어, 0.3~3mol/L)의 농도를 갖는 NaOH 수용액 또는 KOH 수용액일 수 있다.The acidic raw material may include barium and titanium. Specifically, the acidic raw material may include barium chloride and titanium chloride. The acidic raw material may be, for example, a mixture of aqueous BaCl 2 solution or water suspension, and TiCl 4 aqueous solution or water suspension. For example, the acidic raw material may be an aqueous solution or water suspension of BaCl 2 and TiCl 4 having a total concentration of 0.3 to 3 mol / L. In this case, the basic raw material may include a metal hydroxide such as NaOH and / or KOH. For example, the basic raw material may be an aqueous NaOH solution or an aqueous KOH solution having a concentration of 0.3 to 7 mol / L (eg, 0.3 to 3 mol / L).

또한, 상기 산성 원료는 티타늄을 포함하고, 상기 염기성 원료는 바륨을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 산성 원료는 TiCl4와 같은 티타늄 염화물을 포함하고, 상기 염기성 원료는 Ba(OH)2와 같은 바륨 수산화물을 포함할 수 있다.In addition, the acidic raw material may include titanium, and the basic raw material may include barium. Specifically, the acidic raw material may include titanium chloride such as TiCl 4, and the basic raw material may include barium hydroxide such as Ba (OH) 2 .

또한, 상기 산성 원료는 바륨을 포함하고, 상기 염기성 원료는 티타늄을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 산성 원료는 BaCl2과 같은 바륨 염화물을 포함하고, 상기 염기성 원료는 Ti(OH)4와 같은 티타늄 수산화물을 포함할 수 있다.In addition, the acidic raw material may include barium, and the basic raw material may include titanium. Specifically, the acidic raw material may include barium chloride such as BaCl 2, and the basic raw material may include titanium hydroxide such as Ti (OH) 4 .

또한, 상기 염기성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 염기성 원료는 바륨 수산화물 및 티타늄 수산화물을 포함할 수 있다. 상기 염기성 원료는, 예를 들어, Ba(OH)2 수용액 또는 수현탁액, 및 Ti(OH)4의 수용액 또는 수현탁액의 혼합물일 수 있다. 이 경우, 상기 산성 원료는 HCl 또는 초산과 같은 무기산 및/또는 유기산을 포함할 수 있다.In addition, the basic raw material may include barium and titanium. Specifically, the basic raw material may include barium hydroxide and titanium hydroxide. The basic raw material may be, for example, a mixture of an aqueous solution of Ba (OH) 2 or a water suspension and an aqueous solution or suspension of Ti (OH) 4 . In this case, the acidic raw material may include an inorganic acid and / or an organic acid such as HCl or acetic acid.

이러한 바륨 염화물, 티타늄 염화물, 바륨 수산화물 및 티타늄 수산화물은 가격이 저렴하여 티탄산바륨의 제조비용을 절감시킬 수 있다.Such barium chloride, titanium chloride, barium hydroxide and titanium hydroxide can be inexpensive to reduce the manufacturing cost of barium titanate.

상기 화학반응은 상기 반응원료 중의 산과 염기가 1당량씩 반응하여 산 및 염기로서의 성질을 잃는 산염기 반응일 수 있다. The chemical reaction may be an acid group reaction in which the acid and the base in the reaction raw material are reacted by one equivalent and lose their properties as an acid and a base.

상기 분자 수준의 혼합에 소요되는 시간(TM)은 상기 결정핵 생성에 소요되는 시간(TN) 보다 짧을 수 있다.The time (T M ) required for mixing at the molecular level may be shorter than the time (T N ) required for nucleation.

본 명세서에서, 「TM」은 혼합 개시 시점에서부터 혼합물의 조성이 공간적으로 균일해질 때까지 걸리는 시간을 의미하고, 「TN」은 결정핵이 생성되기 시작하는 시점에서부터 결정핵 생성속도가 평형에 도달하여 결정핵이 일정한 속도로 생성될 때까지 소요되는 시간을 의미한다.In the present specification, "T M " means a time taken from the start of mixing until the composition of the mixture becomes spatially uniform, and "T N " means that the rate of crystal nucleation is in equilibrium from the time at which crystal nuclei start to form. It means the time it takes to reach and produce seed at a constant rate.

이와 같이 TM을 TN 보다 짧도록 조절함으로써, 반응기내에서 핵생성이 시작되기 전에 분자간의 최대 혼합이 이루어지게 되면 입도분포가 균일한 나노크기의 BT 입자를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 TM은 10~100㎲이고, 상기 TN은 1㎳ 이하일 수 있다. 상기 TM이 상기 범위이내이면, 낮은 비용으로 입도가 균일하고 결정성이 높은 BT 결정핵을 얻을 수 있다. 또한, 상기 TN이 1㎳ 이하이면, 적정한 수준의 반응이 일어나 높은 수율의 BT 결정핵을 얻을 수 있다.As such, by adjusting T M to be shorter than T N , when the maximum mixing between molecules is made before the start of nucleation in the reactor, nanoparticle-sized BT particles having a uniform particle size distribution can be prepared. Specifically, the T M is 10 ~ 100㎲, the T N may be 1 은 or less. If the T M is within the above range, a BT crystal nucleus having a uniform particle size and high crystallinity can be obtained at low cost. In addition, when the T N is 1 Pa or less, an appropriate level of reaction occurs to obtain a high yield of BT crystal nuclei.

상기 BT 결정핵의 제조시 상기 반응기의 내부 온도는 60~95℃로 유지될 수 있다. 상기 온도가 상기 범위이내이면, BT 결정핵의 수율을 적정한 수준으로 확보할 수 있을 뿐만 아니라 TN의 조절이 용이해진다. 또한, 상기 반응원료 중 바륨과 티타늄의 몰비(Ba/Ti)는 1.0~2.0일 수 있다. 상기 몰비(Ba/Ti)가 상기 범위이내이면, 이차상(즉, Ti-rich한 결정상 또는 Ba-rich한 결정상)이 생성되지 않는다.In the preparation of the BT crystal nucleus, the internal temperature of the reactor may be maintained at 60 ~ 95 ℃. If the temperature is within the above range, not only can the yield of BT crystal nuclei be secured at an appropriate level, but the adjustment of T N is facilitated. In addition, the molar ratio (Ba / Ti) of barium and titanium in the reaction raw material may be 1.0 ~ 2.0. If the molar ratio Ba / Ti is within the above range, no secondary phase (ie, Ti-rich crystal phase or Ba-rich crystal phase) is produced.

상기 반응기 내에서 상기 반응원료의 체류시간은 1㎳~10s, 예를 들어, 10㎳~5s일 수 있다. 상기 반응원료의 체류시간이 상기 범위(1㎳~10s)이내이면, 적정한 수준의 반응이 일어나며, BT 결정핵의 크기 조절이 용이해지고, 경제적이다.The residence time of the reaction raw material in the reactor may be 1㎳ ~ 10s, for example, 10㎳ ~ 5s. When the residence time of the reaction raw material is within the above range (1㎳ ~ 10s), an appropriate level of reaction occurs, and the size of BT crystal nuclei becomes easy and economical.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 티탄산바륨의 제조방법에 사용되는 고중력 회전 충전층 반응기(high gravity rotating packed bed reactor)를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a high gravity rotating packed bed reactor used in the method for producing barium titanate according to one embodiment of the present invention.

이러한 고중력 회전 충전형 반응기(10)는 내부공간을 한정하는 챔버(chamber)(11), 챔버(11)내에 배치되고 다공성 충전재(12a)가 충전된 회전가능한 투과성 충전층(permeable packed bed)(12), 상기 내부공간에 상기 반응원료를 주입하는 원료 주입라인들(14-1, 14-2); 및 상기 내부공간으로부터 슬러리를 배출하는 슬러리 배출구(15)를 구비할 수 있다.This high gravity rotary packed reactor 10 is a chamber 11 defining an interior space, a rotatable permeable packed bed disposed in the chamber 11 and filled with a porous filler 12a ( 12) raw material injection lines 14-1 and 14-2 for injecting the reaction raw material into the internal space; And a slurry outlet 15 for discharging the slurry from the inner space.

또한, 상기 반응기(10)는 상기 내부공간으로부터 가스를 배출하는 가스 배출구(16)를 추가로 구비할 수 있다.In addition, the reactor 10 may further include a gas outlet 16 for discharging gas from the internal space.

다공성 충전재(12a)는 내부식성 강한 티타늄을 함유할 수 있다. 구체적으로, 이러한 다공성 충전재는(12a)은 티타늄 폼(titanium foam)일 수 있다.Porous filler 12a may contain titanium which is highly corrosion resistant. Specifically, the porous filler 12a may be titanium foam.

투과성 충전층(12)은 그 내부에 다공성 충전재(12a)가 충전되어 있으며 용액 형태 또는 현탁액 형태로 반응기(10)에 주입된 반응원료를 투과시킬 수 있는 것으로, 구동축(13)에 의해 회전될 수 있다. 이러한 투과성 충전충(12)의 원심 가속도는 10~100,000m/s2로 유지될 수 있다. 상기 투과성 충전층(12)의 원심 가속도가 상기 범위이내이면 반응이 적정 수준 이상으로 진행될 수 있다.The permeable packed layer 12 is filled with a porous filler 12a therein and may transmit the reaction raw material injected into the reactor 10 in the form of a solution or a suspension, and may be rotated by the drive shaft 13. have. The centrifugal acceleration of the permeable filler 12 may be maintained at 10 ~ 100,000 m / s 2 . If the centrifugal acceleration of the permeable packed layer 12 is within the above range, the reaction may proceed to an appropriate level or more.

상기와 같은 구성을 갖는 반응기(10)는 대기압하에서 작동되지만 투과성 충전층(12)의 회전속도를 조절함으로써 높은 원심력에 의해 반응원료를 분자 수준으로 혼합할 수 있기 때문에, 저온에서도 반응을 원활하게 진행시킬 수 있다. 즉, 미세한 액적의 반응원료를 BT 입자가 성장하기 전에 잘 혼합함으로써 저온에서 균일하고도 결정성이 높은 BT 결정핵을 얻을 수 있다. Although the reactor 10 having the above configuration is operated under atmospheric pressure, the reaction raw materials can be mixed at the molecular level by high centrifugal force by controlling the rotational speed of the permeable packed bed 12, so that the reaction proceeds smoothly even at low temperatures. You can. That is, by uniformly mixing the reaction material of the fine droplets before the growth of the BT particles, it is possible to obtain a uniform and high crystallinity of BT crystal nuclei at low temperature.

상기 1차 열처리는 상기 결정핵의 결정성을 높이고 입자크기를 증가시키는 역할을 수행한다. 상기 1차 열처리는 상기 반응기와 다른 반응기, 예를 들어, 회분식 반응기(batch reactor), 반회분식 반응기(semi-batch reactor), 또는 관형 반응기(plug flow reactor)에서 수행될 수 있다.The primary heat treatment serves to increase the crystallinity of the crystal nucleus and increase the particle size. The primary heat treatment can be carried out in a reactor different from the reactor, for example a batch reactor, a semi-batch reactor, or a plug flow reactor.

상기 1차 열처리는 100~250℃에서 5~10시간 동안 수행될 수 있다. 상기 1차 열처리가 수행되는 온도 및 시간이 각각 상기 범위이내이면, 적당한 입자크기 및 균일한 입도분포를 가지며 결정핵이 높은 결정핵을 얻을 수 있다.The first heat treatment may be performed for 5 to 10 hours at 100 ~ 250 ℃. When the temperature and time at which the first heat treatment is performed are within the above ranges, crystal nuclei having a suitable particle size and uniform particle size distribution and high crystal nuclei can be obtained.

상기 티탄산바륨의 제조방법은 상기 단계(S30) 및 상기 단계(S40) 사이에 상기 숙성된 결정핵을 pH 3.0~7.0의 세정용액으로 세정하는 단계(S35)를 추가로 포함할 수 있다. The method for producing barium titanate may further include a step (S35) of washing the aged crystal nucleus with a washing solution of pH 3.0 to 7.0 between the step (S30) and the step (S40).

상기 세정단계(S35)는 최종 합성되는 티탄산바륨에서, 티타늄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti)를 조절하는 단계이다. 즉, 상기 세정의 회수가 증가할수록 Ba/Ti 몰비가 감소한다. The washing step (S35) is a step of adjusting the molar ratio (Ba / Ti) of barium to titanium in the barium titanate to be finally synthesized. That is, the Ba / Ti molar ratio decreases as the number of times of washing increases.

상기 세정용액은 초산과 같은 산의 수용액일 수 있다. The cleaning solution may be an aqueous solution of an acid such as acetic acid.

상기 세정단계(S35)는 원심분리 공정, 재슬러리 공정 및 감압여과 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 세정단계(S35)는 상기 숙성된 결정핵을 포함하는 슬러리(이를 「제1 슬러리」라고 함)를 원심분리하여 상층액을 버린 후 하층액(이를 「제1 하층액」이라고 함)을 수거하고, 상기 제1 하층액을 초산 수용액으로 재슬러리화하여 제2 슬러리를 얻은 후, 상기 제2 슬러리를 다시 원심분리하여 상층액을 버린 후 하층액(이를 「제2 하층액」이라고 함)을 수거하고, 상기 제2 하층액을 초산 수용액으로 재슬러리화하여 제3 슬러리를 얻은 후, 상기 제3 슬러리를 다시 원심분리하여 상층액을 버린 후 하층액(이를 「제3 하층액」이라고 함)을 수거하고, 상기 제3 하층액을 증류수로 재슬러리화하여 제4 슬러리를 얻은 후, 상기 제4 슬러리를 감압여과하는 과정을 거쳐 수행될 수 있다. The washing step S35 may include a centrifugal separation process, a reslurry process, and a reduced pressure filtration process. For example, in the washing step S35, the supernatant is discarded by centrifuging the slurry containing the aged crystal nuclei (hereinafter referred to as “first slurry”), and then the lower layer liquid (this is referred to as “first lower layer liquid”). The first lower layer liquid was reslurried with an acetic acid aqueous solution to obtain a second slurry, and then the second slurry was centrifuged again to discard the supernatant liquid, which was then referred to as the "second lower layer liquid". The second lower layer liquid was reslurried with an acetic acid aqueous solution to obtain a third slurry, and then the third slurry was centrifuged again to discard the supernatant liquid. And the third lower layer liquid is reslurried with distilled water to obtain a fourth slurry, and then the fourth slurry is subjected to a process of filtration under reduced pressure.

상기 단계(S40)의 상기 2차 열처리(하소)는 상기 세정된 결정핵의 결정성을 더욱 높이고 입자크기를 더욱 증가시키는 역할을 수행한다. 상기 2차 열처리(하소)는 상기 반응기와 다른 반응기, 예를 들어, 전기로(electric furnace)에서 수행될 수 있다.The secondary heat treatment (calcination) of the step (S40) serves to further increase the crystallinity of the washed crystal nucleus and further increase the particle size. The secondary heat treatment (calcination) may be carried out in a reactor different from the reactor, for example an electric furnace.

상기 2차 열처리(하소)를 수행하는 단계는 「입성장 단계」로도 지칭된다.The step of performing the secondary heat treatment (calcination) is also referred to as the "grain growth step."

상기 2차 열처리(하소)는 30~60℃/min의 승온속도로 0~30℃의 초기온도에서 700~900℃의 최종온도까지 승온시킴에 의해 수행될 수 있다. 상기 2차 열처리(하소)시의 승온속도 및 최종온도가 각각 상기 범위이내이면, 합성되는 티탄산바륨 입자간의 결합(necking)이 감소할 뿐만 아니라 입도분포가 균일한 티탄산바륨을 얻을 수 있다. The secondary heat treatment (calcination) may be performed by increasing the temperature from the initial temperature of 0 ~ 30 ℃ to the final temperature of 700 ~ 900 ℃ at a temperature increase rate of 30 ~ 60 ℃ / min. When the temperature increase rate and the final temperature during the second heat treatment (calcination) are within the above ranges, barium titanate having a uniform particle size distribution can be obtained as well as the necking between the synthesized barium titanate particles is reduced.

상기 2차 열처리(하소)시 상기 최종온도는 1~18시간 동안 유지될 수 있다.In the secondary heat treatment (calcination), the final temperature may be maintained for 1 to 18 hours.

상기 BT 분말을 해쇄하는 단계(S50)(이하, 「BT 분말 해쇄단계」라고 함)는, 소정의 매질과 함께 비즈밀(beads mill), 어트리션밀(attrition mill), 또는 볼밀(ball mill)과 같은 분쇄기를 사용하는 습식분쇄에 의해 수행될 수도 있고, 제트밀(jet mill) 또는 디스크밀(disk mill)과 같이 매질을 사용하지 않은 상태에서 원료간의 충돌이나 분쇄기와의 마찰력을 이용하는 건식분쇄에 의해 수행될 수도 있다. 상기 BT 분말 해쇄단계(S50)는 티탄산바륨의 입자간 응집을 해소하기 위한 것으로, 습식분쇄를 행한 후에는 건조과정이 추가로 필요하지만 건조를 위해 특별히 한정된 설비를 사용해야 하는 것은 아니다. 상기 BT 분말 분쇄단계(S50)에서 분쇄효율이 지나치게 높은 설비를 사용할 경우, 입자의 파괴 또는 부서짐(chipping)이 유발되어 미분이 다량으로 발생하게 되고, 이로 인해 오히려 입도분포와 결정성이 저하될 가능성이 있으므로 가능한 한 분쇄 강도를 낮춰서 입자 자체의 파괴없이 입자간의 결합(necking)만을 끊어줄 수 있다. The step S50 of disintegrating the BT powder (hereinafter referred to as the "BT powder disintegration step") may include a bead mill, an attribution mill, or a ball mill with a predetermined medium. It may be carried out by wet grinding using a grinder such as, or dry grinding using friction between the raw materials or friction with the grinder without using a medium such as a jet mill or a disk mill. It may also be performed by. The BT powder pulverization step (S50) is for resolving the interaggregation of barium titanate particles, after the wet pulverization additionally requires a drying process, but it is not necessary to use a specially limited equipment for drying. In the BT powder crushing step (S50), when the pulverization efficiency is too high, the particles are broken or chipped (chipping) to cause a large amount of fine powder, which is likely to lower the particle size distribution and crystallinity Therefore, the grinding strength can be reduced as much as possible to break only the necking of the particles without destroying the particles themselves.

상기 BT 분말 해쇄단계(S50)가 습식분쇄에 의해 수행된 경우, 상기 해쇄된 BT 분말은 50~200℃의 온도에서 12~48시간 동안 건조될 수 있다.When the BT powder disintegration step (S50) is performed by wet grinding, the disintegrated BT powder may be dried for 12 to 48 hours at a temperature of 50 ~ 200 ℃.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

실시예Example

실시예Example 1 One

(반응원료 준비 및 결정핵 생성단계)(Reaction raw material preparation and nucleation step)

(1) 4.5mol/L의 NaOH 수용액을 제조하였다. (1) A 4.5 mol / L NaOH aqueous solution was prepared.

(2) 0.75mol/L의 BaCl2 수용액 및 0.5mol/L의 TiCl4 수용액을 각각 제조한 후, 상기 2종의 금속 염화물 수용액을 서로 혼합하였다. 이때, 상기 혼합용액 중 Ba와 Ti의 몰비(Ba/Ti)는 1.5이었다. (2) After preparing 0.75 mol / L BaCl 2 aqueous solution and 0.5 mol / L TiCl 4 aqueous solution, respectively, the two metal chloride aqueous solutions were mixed with each other. At this time, the molar ratio (Ba / Ti) of Ba and Ti in the mixed solution was 1.5.

(3) 도 1의 반응기(10)를 자체 제작하였다. 제작된 반응기(10)의 사양은 하기와 같았다.(3) The reactor 10 of FIG. 1 was manufactured by itself. The specifications of the manufactured reactor 10 were as follows.

● 투과성 충전층(12): 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 둘러싸인 스테인리스 스틸 재질(316L), 내경 140mm, 외경 250mm의 원통형Permeable filler layer 12: stainless steel (316L) surrounded by polytetrafluoroethylene (PTFE), cylindrical with 140 mm inner diameter and 250 mm outer diameter

● 다공성 충전재(12a): 티타늄 재질의 폼 형상, 사각형의 공극, 공극 크기: 5mm X 5mmPorous filler (12a): Titanium foam, rectangular pores, pore size: 5mm x 5mm

(4) BT 나노입자의 제조를 위해, 상기 반응기(10)의 구동축(13)을 회전시켜 투과성 충전층(12)을 3000rpm의 속도(원심 가속도: 10,000m/s2)로 회전시키면서 반응기(10)의 내부온도를 90℃로 유지시켰다. (4) In order to manufacture BT nanoparticles, the drive shaft 13 of the reactor 10 is rotated to rotate the permeable packed bed 12 at a speed of 3000 rpm (centrifugal acceleration: 10,000 m / s 2 ) while the reactor 10 ) Was maintained at 90 ° C.

(5) 상기 (1)에서 제조한 NaOH 수용액 및 상기 (2)에서 제조한 BaCl2/TiCl4 혼합용액을 각각 제1 원료 주입라인(4-1) 및 제2 원료 주입라인(4-2)을 통해 상기 반응기(10)에 각각 65L/min의 유속으로 연속적으로 주입하여 BT 결정핵을 얻었다. (5) The NaOH aqueous solution prepared in the above (1) and the BaCl 2 / TiCl 4 mixed solution prepared in the above (2) were respectively injected into the first raw material injection line 4-1 and the second raw material injection line 4-2. Through the continuous injection at a flow rate of 65L / min into each of the reactor 10 through to obtain a BT crystal nucleus.

(6) 상기 제조된 BT 결정핵을 함유하는 제1 슬러리를 슬러리 배출구(15)로 배출시켰다.(6) The first slurry containing the prepared BT crystal nuclei was discharged to the slurry outlet 15.

(7) 반응기(10)에서의 총 반응시간은 15분이었다.(7) The total reaction time in the reactor 10 was 15 minutes.

(1차 열처리에 의한 숙성단계)(Maturation step by primary heat treatment)

상기 제1 슬러리를 회분식 반응기에 투입하여 190℃에서 7시간 동안 열처리하였다. 결과로서, 숙성된 결정핵을 포함하는 제2 슬러리를 얻었다.The first slurry was added to a batch reactor and heat treated at 190 ° C. for 7 hours. As a result, a second slurry containing aged crystal nuclei was obtained.

(세정단계)(Cleaning stage)

상기 제2 슬러리를 원심분리기로 원심분리하여 상층액을 버리고, 하층액 (이를 「제1 하층액」이라고 함)을 수거하였다. 이후, 상기 제1 하층액을 pH 4의 초산 수용액으로 재슬러리화한 후 상기 원심분리기로 원심분리하여, 제2 하층액을 얻었다. 이어서, 상기 제2 하층액을 pH 4의 초산 수용액으로 재슬러리화한 후 상기 원심분리기로 원심분리하여, 제3 하층액을 얻었다. 이후, 상기 제3 하층액을 증류수로 재슬러리화한 후 감압여과하였다. 결과로서, 세정된 결정핵을 얻었다.The second slurry was centrifuged with a centrifugal separator to discard the supernatant, and the lower layer liquid (called the "first lower layer liquid") was collected. Thereafter, the first lower layer solution was reslurried with an acetic acid aqueous solution of pH 4, and then centrifuged with the centrifuge to obtain a second lower layer solution. Subsequently, the second lower layer solution was reslurried with an acetic acid aqueous solution of pH 4, and then centrifuged with the centrifuge to obtain a third lower layer solution. Thereafter, the third lower layer solution was reslurried with distilled water and filtered under reduced pressure. As a result, washed crystal nuclei were obtained.

(2차 열처리(하소)에 의한 입성장 단계)(Grain growth step by secondary heat treatment (calcination))

상기 세정된 결정핵을 전기로(원준, 원준 01)에 투입하여 30℃/min의 승온속도로 상온(약 25℃)에서 800℃까지 승온시킨 후, 800℃에서 3시간 동안 유지하였다. 결과로서, 응집된 티탄산바륨 분말을 얻었다.The washed crystal nuclei were introduced into an electric furnace (WonJun, WonJun 01), and the temperature was raised from room temperature (about 25 ° C) to 800 ° C at a temperature increase rate of 30 ° C / min, and then maintained at 800 ° C for 3 hours. As a result, agglomerated barium titanate powder was obtained.

(해쇄 및 건조단계)(Disintegration and drying stage)

상기 응집된 티탄산바륨 분말을 20L의 수평식 비즈밀(매질: 탈이온수)로 주속 5m/s(즉, 500rpm)로 습식해쇄하였다. 이때, 입도분석기(Malvern사, mastersizer-2000)로 측정된 티탄산바륨의 D50이 0.45~0.47㎛에 도달하였을 상기 습식해쇄를 종료하였다. 상기 습식해쇄 후 형성된 BT 슬러리는 120℃ 오븐에서 24시간 동안 건조하였다. 결과로서, 해쇄된 티탄산바륨 분말을 얻었다.The agglomerated barium titanate powder was wet pulverized with a 20 L horizontal beads mill (medium: deionized water) at a circumferential speed of 5 m / s (ie, 500 rpm). At this time, the wet disintegration was terminated when the D 50 of the barium titanate measured by a particle size analyzer (Malvern, mastersizer-2000) reached 0.45 to 0.47 μm. The BT slurry formed after the wet disintegration was dried in an oven at 120 ℃ for 24 hours. As a result, disintegrated barium titanate powder was obtained.

실시예Example 2 2

4.5mol/L의 NaOH 수용액 대신에 4.5mol/L의 KOH 수용액을 제조하여 사용하고, 0.75mol/L의 BaCl2 수용액 대신에 0.81mol/L의 BaCl2 수용액을 제조하여 사용하고, 1차 열처리 온도를 190℃에서 170℃로 변경하고, 2차 열처리(하소)의 최종온도를 800℃에서 830℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 해쇄된 티탄산바륨 분말을 얻었다.4.5 mol / L aqueous KOH solution was prepared instead of 4.5 mol / L aqueous NaOH solution, 0.81 mol / L aqueous BaCl 2 solution was used instead of 0.75 mol / L aqueous BaCl 2 solution, and the first heat treatment temperature. The barium titanate powder disintegrated in the same manner as in Example 1 was obtained except that was changed from 190 ° C to 170 ° C and the final temperature of the secondary heat treatment (calcination) was changed from 800 ° C to 830 ° C.

비교예Comparative example 1 One

하기와 같은 아임계 수열법을 사용하여 티탄산바륨 분말을 제조하였다.Barium titanate powder was prepared using the subcritical hydrothermal method as described below.

(반응원료 준비단계)(Reaction raw material preparation step)

티타늄 이소프로폭사이드를 가수분해하여 Ti(OH)4 겔을 제조하였다. 이후, 상기 Ti(OH)4 겔에 HNO3를 첨가하여 해교(peptization)를 통해 1.2mol/L의 안정된 나노-TiO2 졸을 합성하였다. 또한, Ba(OH)2·8H2O를 질소분위기에서 80℃의 증류수에 용해시켜 1.26mol/L의 수산화바륨 수용액을 제조하였다.Titanium isopropoxide was hydrolyzed to prepare Ti (OH) 4 gel. Thereafter, HNO 3 was added to the Ti (OH) 4 gel to synthesize 1.2 mol / L of stable nano-TiO 2 sol through peptization. In addition, Ba (OH) 2 · 8H 2 O was dissolved in distilled water at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere to prepare 1.26 mol / L barium hydroxide solution.

(결정핵 생성단계)(Crystal nucleation step)

상기 수산화바륨 수용액에 상기 TiO2 졸을 적가하였다. 결과로서, BT 결정핵을 포함하는 제1 슬러리를 얻었다. 이때, 상기 수산화바륨 수용액의 총 함량 및 이에 적가되는 상기 TiO2 졸의 총 함량은 티타늄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti)가 1.05가 되도록 조절하였다.The TiO 2 sol was added dropwise to the barium hydroxide solution. As a result, a first slurry containing BT crystal nuclei was obtained. In this case, the total content of the barium hydroxide aqueous solution and the total content of the TiO 2 sol added dropwise was adjusted so that the molar ratio of barium to titanium (Ba / Ti) is 1.05.

(열처리에 의한 숙성 및 입성장 단계)(Maturation and grain growth stage by heat treatment)

상기 제1 슬러리를 오토클레이브(영성테크 제품)에 투입하여 260℃ 및 150bar에서 48시간 동안 열처리하였다. 결과로서, 입성장된 BT 입자를 포함하는 제2 슬러리를 얻었다.The first slurry was added to an autoclave (Youngsung Tech) and heat treated at 260 ° C. and 150 bar for 48 hours. As a result, a second slurry containing grain grown BT particles was obtained.

(냉각 및 세정단계)(Cooling and cleaning steps)

상기 제2 슬러리를 12시간 방치하여 상온(25℃)으로 냉각하였다. 이후, 상기 냉각된 제2 슬러리를 1차 감압여과하고, 얻어진 고형물을 증류수와 혼합한 후 2차 감압여과하였다. 이어서, 얻어진 고형물을 증류수와 혼합하여 3차 감압여과하였다. 결과로서, 응집된 티탄산바륨 분말을 얻었다.The second slurry was left to stand for 12 hours and cooled to room temperature (25 ° C). Thereafter, the cooled second slurry was first filtered under reduced pressure, and the obtained solid was mixed with distilled water and then filtered under reduced pressure. Subsequently, the obtained solid was mixed with distilled water and filtered under reduced pressure. As a result, agglomerated barium titanate powder was obtained.

(해쇄 및 건조단계)(Disintegration and drying stage)

상기 응집된 티탄산바륨 분말을 5L의 수평식 비즈밀(매질: 탈이온수)로 주속 4m/s(즉, 400rpm)로 습식해쇄하였다. 상기 습식해쇄 후 형성된 BT 슬러리는 120℃ 오븐에서 24시간 동안 건조하였다. 결과로서, 해쇄된 티탄산바륨 분말을 얻었다.
The agglomerated barium titanate powder was wet pulverized at a speed of 4 m / s (ie 400 rpm) with a 5 L horizontal bead mill (medium: DI water). The BT slurry formed after the wet disintegration was dried in an oven at 120 ℃ for 24 hours. As a result, disintegrated barium titanate powder was obtained.

평가예Evaluation example

평가예Evaluation example 1: 합성된  1: synthesized BTBT 의 입경 평가Particle size evaluation

상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT (즉, 해쇄된 BT)의 입경(D50, D99)을 측정한 다음, D50 및 D99/D50을 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 상기 입경(D50, D99)은 주사전자현미경(SEM, Jeol사의 JSM-7400F)을 이용하여 이미지 촬영후 이미지 분석 프로그램(Mediacybernetics社의 이미지프로 플러스 ver 4.5)을 이용하여 티탄산바륨 입자의 장축과 단축의 평균으로 입경을 계산한 후 이 입경을 기초로 하여 얻어졌으며, 측정한 티탄산바륨 입자의 개수는 500개 이상이었다. 본 명세서에서, D50이란 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총부피의 10%에 해당하는 입경을 의미하고, D99는 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총부피의 99%에 해당하는 입경을 의미한다.After measuring the particle diameters (D50, D99) of the BT synthesized in each of the above Examples and Comparative Examples (that is, disintegrated BT), D50 and D99 / D50 are shown in Table 1 below. Here, the particle diameters (D50, D99) is a long axis of the barium titanate particles using an image analysis program (ImagePro Plus ver 4.5 of Mediacybernetics, Inc.) after taking an image using a scanning electron microscope (SEM, Jeol JSM-7400F) The particle diameter was calculated from the average of short axis, and was obtained based on this particle diameter. The number of barium titanate particles measured was 500 or more. In the present specification, D50 means a particle size corresponding to 10% of the total volume when the volume is accumulated from the small particles by measuring the particle diameter, and D99 is 99% of the total volume when the volume is accumulated from the small particles by measuring the particle diameter. Means the particle size corresponding to.

평가예Evaluation example 2: 합성된  2: synthesized BTBT 의 결정화도(c/a) 평가Evaluation of crystallinity (c / a)

상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT의 결정화도(c/a)를 XRD(Rigaku사의 D/Max 2000 series)로 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 구체적으로, 40kV, 200mA에서 2sec/step의 속도와 0.02의 step size의 XRD 분석조건으로, 2θ = 44.5~46도(°)의 범위에 대하여 분석하였다. 이후, 결정 격자의 a축과 c축의 d-spacing 값을 구한 후 이들의 비로써 BT 입자의 c/a를 계산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Crystallinity degree (c / a) of BT synthesized in each of Examples and Comparative Examples was measured by XRD (D / Max 2000 series of Rigaku), and the results are shown in Table 1 below. Specifically, 2θ = 44.5 ~ 46 degrees (°) was analyzed by XRD analysis conditions of the speed of 2sec / step and step size of 0.02 at 40kV, 200mA. Then, after calculating the d-spacing values of the a-axis and c-axis of the crystal lattice, c / a of the BT particles was calculated as their ratio. The results are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 D50(nm)D50 (nm) 140140 156156 165165 D99/D50D99 / D50 1.411.41 1.491.49 1.91.9 c/ac / a 1.01011.0101 1.01021.0102 1.00951.0095

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~2에서 합성된 BT는 비교예 1에서 합성된 BT에 비해 부피평균입경(D50)이 작고, 입도분포(D99/D50)가 좁아 입도분포가 균일하며, 결정화도(c/a)가 높은 것으로 나타났다.Referring to Table 1, the BT synthesized in Examples 1 and 2 has a smaller volume average particle diameter (D50) and a smaller particle size distribution (D99 / D50) than the BT synthesized in Comparative Example 1, thereby providing a uniform particle size distribution. The crystallinity (c / a) was found to be high.

평가예Evaluation example 3:  3: BTBT 의 표면 평가Surface evaluation

상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT의 SEM 사진을 촬영하여, 도 2 내지 도 4에 각각 나타내었다. 도 2는 실시예 1에서 합성된 BT의 SEM 사진이고, 도 3은 실시예 2에서 제조된 BT의 SEM 사진이고, 도 4는 비교예 1에서 합성된 BT의 SEM 사진이다.SEM images of the BT synthesized in each of the above Examples and Comparative Examples were taken and shown in FIGS. 2 to 4, respectively. 2 is an SEM photograph of the BT synthesized in Example 1, FIG. 3 is an SEM photograph of the BT prepared in Example 2, and FIG. 4 is an SEM photograph of the BT synthesized in Comparative Example 1.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 실시예 1~2에서 제조된 BT는 비교예 1에서 제조된 BT에 비해 입자크기가 작고, 입도분포가 균일한 것으로 나타났다. 2 to 4, the BT prepared in Examples 1 to 2 had a smaller particle size and a uniform particle size distribution than the BT prepared in Comparative Example 1.

이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings and embodiments, these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. You will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

10: 고중력 회전 충전층 반응기 11: 챔버
12: 투과성 충전층 12a: 다공성 충전재
13: 구동축 14-1, 14-2: 원료 주입라인
15: 슬러리 배출구 16: 가스 배출구
10: high gravity rotary packed bed reactor 11: chamber
12: permeable filler layer 12a: porous filler
13: drive shaft 14-1, 14-2: raw material injection line
15: slurry outlet 16: gas outlet

Claims (16)

바륨 및 티타늄을 포함하는 반응원료를 반응기에 주입하여 상기 반응기내에서 분자 수준으로 혼합(mixing at the molecular level)하는 단계(S10);
내부 온도가 60~95℃로 유지되는 상기 반응기 내에서 상기 반응원료를 화학반응(chemical reaction)시켜 티탄산바륨 결정핵을 생성(nucleating)하는 단계(S20);
상기 결정핵을 1차 열처리하여 숙성하는 단계(S30);
상기 숙성된 결정핵을 2차 열처리(하소)하여 티탄산바륨 분말을 얻는 단계(S40); 및
상기 티탄산바륨 분말을 해쇄하는 단계(S50)를 포함하고,
상기 1차 열처리는 100~250℃에서 5~10시간 동안 수행되는 티탄산바륨의 제조방법.
Injecting a reaction material comprising barium and titanium into a reactor and mixing at the molecular level in the reactor (S10);
Chemically reacting the reaction raw materials in the reactor in which the internal temperature is maintained at 60 ° C. to 95 ° C. to produce nucleating barium titanate crystals (S20);
Aging the crystal nuclei by primary heat treatment (S30);
Performing a second heat treatment (calcination) on the aged crystal nucleus to obtain barium titanate powder (S40); And
Disintegrating the barium titanate powder (S50),
The first heat treatment is a method for producing barium titanate is performed for 5 to 10 hours at 100 ~ 250 ℃.
제1항에 있어서,
상기 화학반응은 산염기 반응인 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The chemical reaction is an acid-based reaction method for producing barium titanate.
제1항에 있어서,
상기 반응원료는 용액 형태 및 현탁액 형태 중 적어도 하나의 형태로 상기 반응기에 주입되는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The reaction raw material is a method of producing barium titanate is injected into the reactor in the form of at least one of the form of a solution and a suspension.
제3항에 있어서,
상기 반응원료는 산성 원료 및 염기성 원료를 포함하고, 상기 산성원료는 제1 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입되고, 상기 염기성 원료는 제2 원료 주입라인을 통해 상기 반응기에 주입되는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 3,
The reaction raw material includes an acid raw material and a basic raw material, the acid raw material is injected into the reactor through a first raw material injection line, the basic raw material is prepared of barium titanate injected into the reactor through a second raw material injection line Way.
제4항에 있어서,
상기 산성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함하고, 상기 염기성 원료는 금속 수산화물을 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
Wherein said acidic raw material comprises barium and titanium, and said basic raw material comprises a metal hydroxide.
제4항에 있어서,
상기 산성 원료는 티타늄을 포함하고, 상기 염기성 원료는 바륨을 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
Wherein said acidic raw material comprises titanium, and said basic raw material comprises barium.
제4항에 있어서,
상기 산성 원료는 바륨을 포함하고, 상기 염기성 원료는 티타늄을 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The acid raw material comprises barium, and the basic raw material is a method for producing barium titanate containing titanium.
제4항에 있어서,
상기 염기성 원료는 바륨 및 티타늄을 포함하고, 상기 산성 원료는 무기산 및 유기산 중 적어도 1종의 화합물을 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The basic raw material includes barium and titanium, and the acid raw material is a method for producing barium titanate containing at least one compound of an inorganic acid and an organic acid.
제1항에 있어서,
상기 분자 수준의 혼합에 소요되는 시간(TM)은 상기 결정핵 생성에 소요되는 시간(TN) 보다 짧은 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The time (T M ) required for the molecular level of mixing is shorter than the time (T N ) required for the production of nuclei.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반응원료 중 바륨과 티타늄의 몰비(Ba/Ti)는 1.0~2.0인 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
A method for producing barium titanate in which the molar ratio (Ba / Ti) of barium and titanium in the reaction raw material is 1.0 to 2.0.
제1항에 있어서,
상기 반응기는,
내부공간을 한정하는 챔버(chamber);
상기 챔버내에 배치되고 다공성 충전재가 충전된 회전가능한 투과성 충전층(permeable packed bed);
상기 내부공간에 상기 반응원료를 주입하는 적어도 1종의 원료 주입라인; 및
상기 내부공간으로부터 슬러리를 배출하는 슬러리 배출구를 구비하는 고중력 회전 충전형 반응기(high gravity rotating packed bed reactor)인 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The reactor,
A chamber defining an interior space;
A rotatable permeable packed bed disposed in said chamber and filled with a porous filler;
At least one material injection line for injecting the reaction raw material into the internal space; And
A method for producing barium titanate, which is a high gravity rotating packed bed reactor having a slurry outlet for discharging the slurry from the internal space.
제12항에 있어서,
상기 투과성 충전층의 원심 가속도는 10~100,000m/s2로 유지되는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 12,
Centrifugal acceleration of the permeable packed layer is a method of producing barium titanate is maintained at 10 ~ 100,000 m / s 2 .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계(S30) 및 상기 단계(S40) 사이에 상기 숙성된 결정핵을 pH 3.0~7.0의 세정용액으로 세정하는 단계(S35)를 추가로 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing barium titanate further comprises the step (S35) of washing the aged crystal nucleus with a cleaning solution of pH 3.0 ~ 7.0 between the step (S30) and the step (S40).
제1항에 있어서,
상기 2차 열처리(하소)는 30~60℃/min의 승온속도로 700~900℃의 최종온도까지 승온시킨 후, 1~18시간 동안 유지시킴에 의해 수행되는 티탄산바륨의 제조방법.
The method of claim 1,
The secondary heat treatment (calcination) is a method of producing barium titanate is carried out by raising the temperature to a final temperature of 700 ~ 900 ℃ at a temperature increase rate of 30 ~ 60 ℃ / min, and maintained for 1 to 18 hours.
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