KR20130004124A - Method for producing perovskite complex oxide and producing apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 예를 들면, 페로브스카이트형 복합 산화물인 티탄산 바륨의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a perovskite-type composite oxide and a method for producing the same, and more particularly to a method for producing barium titanate, which is a perovskite-type composite oxide, and an apparatus for producing the same.
최근, 적층 콘덴서 등의 소형 대용량화가 진전됨에 따라서, 유전체 소자의 박층화가 진행되고 있다. 이런 종류의 박층 적층 콘덴서를 제조하기 위해서는, 유전체 세라믹스의 결정 입자를 작게 하여 입자 성장을 억제해야 하고, 이를 위해서는 세라믹 소재 원료인 복합 산화물은 미립이고 아울러 결정성이 우수한 것이 요구된다.In recent years, as miniaturization of multilayer capacitors and the like has progressed, thinning of dielectric elements has progressed. In order to manufacture this kind of thin-layer multilayer capacitors, crystal grains of dielectric ceramics must be made small to suppress grain growth. For this purpose, composite oxides, which are raw materials for ceramics, are required to be fine and excellent in crystallinity.
미립이고 아울러 결정성이 우수한 티탄산 바륨 등의 페로브스카이트형 복합 산화물을 제조하는 방법으로서, 예를 들어, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같은 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법이 제안되어 있다.As a method for producing perovskite-type composite oxides such as barium titanate, which are fine and excellent in crystallinity, for example, methods for producing perovskite-type composite oxides as shown in Patent Documents 1 and 2 have been proposed. have.
특허 문헌 1에 기재된 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 일반식 ABO3로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법으로서, A사이트 성분을 구성하는 원소의, 결정수(結晶水)를 포함한 수산화물과; 250m2/g이상의 비표면적을 갖는 산화 티탄 분말;을 혼합하는 혼합 처리 공정을 구비하고, 이 혼합 처리 공정은 가열 처리를 행함으로써 결정수의 수분만으로 A사이트 성분이 용해된 용해액을 생성하기 위한 용해액 생성 공정과; 산화 티탄 분말과 용해액을 반응시켜서 반응 합성물을 생성하기 위한 반응 공정;을 포함함과 아울러, 용해 생성 공정과 반응 공정이 연속적으로 진행되도록 한, 복합 산화물 분말의 제조 방법이다.Perovskite-type production method of the composite oxide described in Patent Document 1, the elements constituting the, A site ingredient A method for producing a perovskite-type composite oxide represented by the general formula ABO 3, including crystal water (結晶水) Hydroxide; A titanium oxide powder having a specific surface area of 250 m 2 / g or more; and a mixing treatment step of mixing the heat treatment to produce a solution in which the A-site component is dissolved only in the water of the crystal water. Melting solution generating step; And a reaction step for reacting the titanium oxide powder with the dissolving solution to produce a reaction compound.
또한, 특허 문헌 1에는 상술한 제조 방법에 의해 얻어진 복합 산화물 분말을 하소(calcination)하는 것이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 1 discloses calcination of the composite oxide powder obtained by the above-described manufacturing method.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 수산화 티탄 콜로이드에, 바륨염 수용액을, 카르본산의 존재 하에서, 티탄과 바륨의 주입 조성(Ba/Ti)이 1.00~1.10이 되도록 첨가하여 티탄산 바륨 핵 입자를 생성시키고, 이어서, 상기 티탄산 바륨 핵 입자를 포함한 반응 용액을 100℃~350℃의 온도 범위에서 수열 처리하여 입방정(立方晶)의 구상(球狀) 티탄산 바륨 입자를 얻고, 상기 구상 티탄산 바륨 입자를 800℃~1200℃의 온도 범위에서 하소하여 정방정으로 하는 것을 특징으로 한, 구상 티탄산 바륨 입자 분말의 제조 방법이다.Moreover, the manufacturing method of the perovskite type | mold composite oxide of patent document 2 is made into titanium hydroxide colloid so that the injection composition (Ba / Ti) of titanium and barium may be set to 1.00-1.10 in presence of carboxylic acid and barium salt aqueous solution. Added to produce barium titanate nucleus particles, and then the reaction solution containing the barium titanate nucleus particles was hydrothermally treated in a temperature range of 100 ° C. to 350 ° C. to obtain cubic spherical barium titanate particles. It is the manufacturing method of the spherical barium titanate particle powder characterized by calcining the said spherical barium titanate particle | grains at the temperature range of 800 degreeC-1200 degreeC, and being tetragonal.
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 복합 산화물은 초미립이고 아울러 결정성이 우수한 입방정의 복합 산화물이다. 그리고, 얻어진 복합 산화물을 하소 처리함으로써, 결정성이 우수한 정방정계의 복합 산화물을 제조할 수 있다고 되어 있다.The composite oxide obtained by the manufacturing method of patent document 1 and patent document 2 is a cubic complex oxide which is ultrafine and excellent in crystallinity. And it is said that the tetragonal composite oxide excellent in crystallinity can be manufactured by calcining the obtained composite oxide.
그러나, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 입방정의 복합 산화물에 있어서, 상기 복합 산화물의 격자 내에 수산기가 잔류함으로써, 결정성이 충분하지 않을 우려가 있다. 즉, 특허 문헌 1에서는 반응 공정 전체의 온도가 100℃미만이기 때문에, 수산기가 잔류할 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 2에서는 티탄산 바륨 핵 입자를 생성할 때의 온도가 100℃미만(실시예에서는 70℃)에 의해 행해지고 있기 때문에, 역시 핵 부분에 수산기가 잔류할 우려가 있다. However, in the cubic composite oxide obtained by the production methods described in Patent Documents 1 and 2, there is a concern that the crystallinity may not be sufficient because hydroxyl groups remain in the lattice of the composite oxide. That is, in patent document 1, since the temperature of the whole reaction process is less than 100 degreeC, there exists a possibility that a hydroxyl group may remain. Moreover, in patent document 2, since the temperature at the time of producing | generating a barium titanate nucleus particle is performed by less than 100 degreeC (70 degreeC in an Example), there exists a possibility that a hydroxyl group may remain in a nucleus part again.
따라서, 입방정의 복합 산화물의 결정성이 충분하지 않기 때문에, 이것들을 하소하여 정방정으로 전위시켜도, 그 결정성이 충분하지 않다는 문제가 있었다.Therefore, since the crystallinity of the cubic complex oxide is not sufficient, there is a problem that the crystallinity is not sufficient even when calcined and displaced into a tetragonal crystal.
그러므로, 본 발명의 주된 목적은 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 얻을 수 있는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공하는 것이다.Therefore, a main object of the present invention is to provide a method for producing a perovskite-type composite oxide and an apparatus for producing the perovskite-type composite oxide particles having high crystallinity.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 일반식 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 1개를 포함하고, B는 적어도 Ti를 포함한다)로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법으로서, 적어도 산화 티탄 분말을 포함하는 원료액을 밀봉 용기의 내부에서 가열하고, 가열된 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 부가하여 반응시키는 반응 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법이다.The method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention is a perovskite-type composite represented by general formula ABO 3 (A includes at least one of Ba, Ca, and Sr, and B includes at least Ti). A method for producing an oxide, comprising: a reaction step of heating a raw material liquid containing at least titanium oxide powder inside a sealed container, and adding and reacting a hydroxide of an element constituting the A-site component to the heated raw material liquid; It is a manufacturing method of a perovskite complex oxide.
또한, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에서는, 가열된 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 부가하여 반응시킴으로써 원료액의 온도가 100℃이상이 되는 것이 바람직하다.Moreover, in the manufacturing method of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention, it is preferable that the temperature of a raw material liquid becomes 100 degreeC or more by adding and reacting the hydroxide of the element which comprises A site component to the heated raw material liquid.
또한, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에서는, 반응 공정에서 얻어진 반응 생성물을 800℃~1000℃에서 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in the manufacturing method of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention, it is preferable to include the heat processing process of heat-processing the reaction product obtained at the reaction process at 800 degreeC-1000 degreeC.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치는 일반식 ABO3(A는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 1개를 포함하고, B는 적어도 Ti를 포함한다)로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물을 제조하기 위한 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치로서, 적어도 산화 티탄 분말을 포함한 원료액을 밀봉하기 위한 밀봉 용기와, 밀봉 용기의 내부에 밀봉된 원료액을 가열하기 위한 가열 수단과, 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 투입하기 위한 투입 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치이다.An apparatus for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention is a perovskite-type composite represented by general formula ABO 3 (A includes at least one of Ba, Ca, and Sr, and B includes at least Ti). An apparatus for producing a perovskite complex oxide for producing an oxide, comprising: a sealing container for sealing a raw material liquid containing at least titanium oxide powder, heating means for heating a raw material liquid sealed in the sealed container, and a raw material An apparatus for producing a perovskite-type composite oxide, characterized by comprising an introduction means for introducing a hydroxide of an element constituting the A-site component into a liquid.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 의하면, 가열된 원료액에 대하여 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물이 투입되므로, 페로브스카이트형 복합 산화물 입자 내의 수산기의 함유량이 적고, 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 간단한 방법으로 얻을 수 있다.According to the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention, since the hydroxide of the element constituting the A-site component is introduced into the heated raw material liquid, the content of hydroxyl groups in the perovskite-type composite oxide particles is small, and crystals are used. High perovskite composite oxide particles can be obtained by a simple method.
또한, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 있어서, 가열된 원료액에 대하여 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물이 투입되고, 또한 100℃이상의 고온 상태에서 반응이 개시되면, 페로브스카이트형 복합 산화물의 결정 격자 내에서의 수산기의 잔류를 저감할 수 있다. 따라서, 보다 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 얻을 수 있다.Further, in the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention, when a hydroxide of an element constituting the A-site component is added to a heated raw material solution and the reaction is started at a high temperature of 100 ° C or higher, Residual hydroxyl groups in the crystal lattice of the lobe-type complex oxide can be reduced. Thus, perovskite-type composite oxide particles having higher crystallinity can be obtained.
또한, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에서는, 반응 공정에서 얻어진 반응 생성물을 800℃~1000℃에서 열처리하는 열처리 공정을 포함하면, 정방정의 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 얻을 수 있다.In addition, in the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention, when the reaction product obtained in the reaction step is subjected to a heat treatment process at 800 ° C to 1000 ° C, a tetragonal perovskite-type composite oxide has high crystallinity. Particles can be obtained.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치에 의하면, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치에 의하면, A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 투입하기 위한 투입 수단을 가지고 있기 때문에, 밀봉 용기의 내부 상태에 대하여 고온·고압을 유지하면서, 투입 수단으로부터 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 원료액에 투입시킬 수 있다.According to the apparatus for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention, the apparatus for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention has a charging means for introducing a hydroxide of an element constituting the A-site component. Therefore, the hydroxide of the element which comprises A-site component can be thrown in into a raw material liquid from the injecting means, maintaining high temperature and high pressure with respect to the internal state of a sealed container.
본 발명의 상술한 목적, 기타 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조한 이하의 발명을 실시하기 위한 형태의 설명으로부터 한층 명확해질 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the description of the embodiments for carrying out the following invention with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치의 일실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 있어서의 결정성 향상의 메카니즘을 수열 합성법과의 대비에 의해 나타낸 설명도이다.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서의 반응 공정 중에서의 슬러리의 온도, 밀봉 용기의 내부에서의 압력의 시계열 변화를 나타낸다.
도 4는 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 비표면적과 격자 상수의 관계를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the manufacturing apparatus of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a mechanism of improving crystallinity in the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention in comparison with a hydrothermal synthesis method.
3 shows time series changes of the temperature of the slurry in the reaction step in Examples 1 to 3 and the pressure inside the sealed container.
4 is a diagram showing the relationship between the specific surface area and the lattice constant in Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2;
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치의 일실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치의 일실시형태에 대한 개념도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION One Embodiment of the manufacturing apparatus of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention is described. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of a manufacturing apparatus of a perovskite complex oxide according to the present invention.
이 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치는 페로브스카이트형 복합 산화물의 결정 격자 내에서의 수산기의 함유량이 적고, 아울러 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 간단한 방법으로 얻는 것을 가능하게 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치이다.The apparatus for producing a perovskite-type composite oxide is characterized in that it is possible to obtain perovskite-type composite oxide particles having a low crystallinity in the crystal lattice of the perovskite-type composite oxide and high crystallinity by a simple method. It is a manufacturing apparatus of a perovskite complex oxide.
이 페로브스카이트형 복합 산화물은 일반식 ABO3에 의해 표시된다. 이하, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치의 일실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.This perovskite complex oxide is represented by general formula ABO 3 . EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of the manufacturing apparatus of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention is described in detail.
도 1에 기재된 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치(10)는 밀봉 용기(12), 가열 장치(14), 온도계(16), 원료 투입 장치(18) 및 교반 날개(20)를 구비한다.The
밀봉 용기(12)는 세라믹 소재 원료 중 적어도 산화 티탄 분말을 포함한 슬러리 상태의 원료액을 밀봉하기 위하여 설치된다. 밀봉 용기(12)는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조에 필요한 고온·고압에 견딜 수 있는 용기이다.The
밀봉 용기(12)에는 제1 배관(22)이 접속된다. 제1 배관(22)의 양단에는 개구부가 형성된다. 제1 배관(22)의 한쪽 단부는 밀봉 용기(12)의 상부에 있어서 밀봉 용기(12)에 연통해 있다. 제1 배관(22)의 중간부에는 압력계(22b) 및 제1 밸브(22a)가 배치된다. 압력계(22b) 및 제1 밸브(22a)는 제1 배관(22)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부를 향하여, 압력계(22b), 제1 밸브(22a)의 순으로 배치된다. 제1 밸브(22a)는 제1 배관(22)의 통로를 개폐하기 위하여 설치된다. 제1 압력계(22b)는 밀봉 용기(12)의 내부 및 제1 배관(22)의 내부에서의 압력을 감시하기 위하여 설치된다.The
또한, 밀봉 용기(12)에는 제2 배관(24)이 접속된다. 제2 배관(24)의 양단에는 개구부가 형성된다. 제2 배관(24)의 한쪽 단부는 밀봉 용기(12)의 상부를 관통하여 원료 투입 장치(18)의 상부에 있어서 원료 투입 장치(18)에 연통해 있다. 또한, 제2 배관(24)의 다른쪽 단부에서는 필요에 따라서 에어가 공급된다. 제2 배관(24)의 중간부에는 제2 밸브(24a), 제2 압력계(24b) 및 압력 제어 밸브(24c)가 배치된다. 제2 밸브(24a), 제2 압력계(24b) 및 압력 제어 밸브(24c)는 제2 배관(24)의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부를 향하여, 제2 압력계(24b), 제2 밸브(24a), 압력 제어 밸브(24c)의 순으로 배치된다. 또한, 제2 밸브(24a), 제2 압력계(24b) 및 압력 제어 밸브(24c)는 밀봉 용기(12)보다 외부에 설치된다. 제2 밸브(24a)는 제2 배관(24)의 통로를 개폐하기 위하여 설치된다. 제2 압력계(24b)는 원료 투입 장치(18)의 내부 및 제2 배관(24)의 내부에서의 압력을 감시하기 위하여 설치된다. 압력 제어 밸브(24c)는 원료 투입 장치(18)의 내부 및 제2 배관(24)의 내부에서의 압력을 조정하기 위하여 설치된다.In addition, the
가열 장치(14)는 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 원료액을 가열하고, 보온하기 위하여 설치된다. 가열 장치(14)는 예를 들면, 밀봉 용기 (12)의 외주에 배치된다.The
온도계(16)는 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 원료액의 온도를 계측하기 위하여 설치된다. 온도계(16)는 예를 들면, 밀봉 용기(12)의 상부를 관통하여 원료액에 도달하도록 배치된다.The
원료 투입 장치(18)는 세라믹 소재 원료 중에서 분말 형상의 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물(이하, 간단히 분말 형상의 수산화물이라고 한다)을 수납하고, 그 분말 형상의 수산화물을 밀봉 용기(12)에서 밀봉되어 있는 원료액에 투입하기 위하여 설치된다. 원료 투입 장치(18)는 밀봉 용기(12)의 내부에서의 상부 측에 배치된다. 원료 투입 장치(18)은 투입용 용기(18a), 뚜껑부(18b) 및 연계 부재(18c)를 구비한다. 원료 투입 장치(18)은 밀봉 용기(12)의 내부에 배치되어 있으므로, 밀봉 용기(12)가 가압된 상태에서, 분말 형상의 수산화물을 원료액을 향하여 투입할 수 있다. 또한, 원료 투입 장치(18)는 밀봉 용기(12)의 내부에 배치되어 있으므로, 원료 투입 장치(18) 자체에 밀봉 용기(12)가 구비할 정도의 내압 능력은 요구되지 않는다.The raw material input device 18 stores a hydroxide (hereinafter simply referred to as a powdered hydroxide) of the elements constituting the powdered A-site component in the ceramic raw material, and stores the powdered hydroxide in the sealed
투입용 용기(18a)는 분말 형상의 수산화물을 수납하기 위하여 설치된다. 투입용 용기(18a)는 측면에서 보아 아래로 볼록한 원추형으로 형성된다. 투입용 용기(18a)의 하단 측에는 수납된 분말 형상의 수산화물을 원료액을 향하여 낙하시키기 위한 개구부가 형성된다. 투입용 용기(18a)의 형상을 원추형으로 함으로써, 예를 들면, 투입용 용기(18a)에 형성되는 개구부의 바닥 면적과 동일한 바닥 면적을 갖는 원주형의 형상의 용기보다도, 분말 형상의 수산화물을 많이 수납할 수 있다. 또한, 투입용 용기(18a)의 형상을 원추형으로 함으로써, 뚜껑부(18b)를 개방한 후에, 투입용 용기(18a)에 수납된 분말 형상의 수산화물을 원료액을 향하여 스무스하게 낙하시킬 수 있다. 이와 같이, 원료액과 분말 형상의 수산화물을 반응시키므로, 입자가 정돈된 양호한 결과물을 얻을 수 있다.An injection container 18a is provided for accommodating a powdered hydroxide. The dosing container 18a is formed in a convex shape convex downward from the side. At the lower end side of the container 18a for injection, an opening for dropping the stored powdered hydroxide toward the raw material liquid is formed. By making the shape of the container 18a for injection into a conical shape, for example, more powder-type hydroxide is contained than the cylinder of the cylindrical shape which has the same bottom area as the bottom area of the opening formed in the container for injection 18a. I can receive it. Moreover, by making the shape of the container 18a for injection into a conical shape, after opening the
투입용 용기(18a)의 개구부에는 뚜껑부(18b)가 밀착되게 배치된다. 뚜껑부(18b)의 하단의 직경은 투입용 용기(18a)의 개구부의 직경보다 크게 형성된다. 뚜껑부(18b)는 투입용 용기(18a)와 연계 부재(18c)를 통하여 연결되어 있다. 따라서, 뚜껑부(18b)가 개방된 경우에도, 뚜껑부(18b)는 투입용 용기(18a)와 연계 부재(18c)에 의해 연결되어 있으므로, 뚜껑부(18b)가 원료액을 향하여 낙하하는 것을 방지할 수 있다.The
여기서, 원료 투입 장치(18)로부터 원료액에 분말 형상의 수산화물을 투입하는 방법으로서, 원료 투입 장치(18)에 있어서의 뚜껑부(18b)의 개폐는 밀봉 용기(12)의 외부로부터 조작된다. 본 실시형태에서는 예를 들면, 이하에 기재하는 방법에 의해, 원료 투입 장치(18)로부터 원료액에 대하여 분말 형상의 수산화물이 투입된다.Here, as a method of injecting powder hydroxide into the raw material liquid from the raw material input device 18, the opening and closing of the
즉, 원료 투입 장치(18)에 있어서, 분말 형상의 수산화물을 수납하고 있을 때는, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)에 의해 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력이 원료 투입 장치(18)의 내부에서의 압력보다 높아지도록 조정된다. 이에 따라, 원료 투입 장치(18)의 뚜껑부(18b)가 개방되지 않고 닫혀진 상태가 유지되고, 원료 투입 장치(18)에 있어서, 분말 형상의 수산화물을 수납할 수 있다. 또한, 뚜껑부(18b)의 하단의 직경은 투입용 용기(18a)의 개구부의 직경보다 크게 형성되고 있으므로, 가압 중에 뚜껑부(18b)가 투입용 용기(18a)에 함몰되는 것을 방지할 수 있으며, 상기와 같은 압력차를 설정함으로써, 분말 형상의 수산화물을 수납할 수 있다.That is, in the raw material input device 18, when the powder hydroxide is stored, the pressure inside the sealed
한편, 원료 투입 장치(18)의 뚜껑부(18b)를 개방할 때는 에어가 제2 배관 (24)의 다른쪽 단부로부터 원료 투입 장치(18)를 향하여 공급된다. 그리고, 압력 제어 밸브(24c)에 의해 제2 배관(24)의 내부에서의 압력을 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하고, 원료 투입 장치(18)의 내부에서의 압력이 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 넘어서, 뚜껑부(18b)가 개방된다.On the other hand, when opening the
교반 날개(20)는 밀봉 용기(12)에 밀봉된 원료액을 교반하기 위하여 설치된다. 또한, 교반 날개(20)는 분말 형상의 수산화물을 원료액에 투입한 후, 스무스하게 반응시켜서, 반응 생성물을 포함한 슬러리 형상의 원료액을 얻도록 교반하기 위하여 설치된다. 교반 날개(20)은 날개부(20a) 및 축부(20b)를 구비한다. 날개부(20a)는 밀봉 용기(12)의 내부에서의 하부측에 배치된다. 날개부(20a)의 중심에는 축부(20b)의 한쪽 단부가 연결된다. 또한, 축부(20b)의 다른쪽 단부는 밀봉 용기(12)의 상부를 관통하여 밀봉 용기(12)로부터 외부로 연장되어 있으며, 예를 들면, 원동기(도시하지 않음)가 접속된다. 날개부(20a)는 축부(20b)를 통하여 원동기에 의해 회전되고, 이에 따라 원료액이 교반된다.The stirring
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치에 의하면, 원료 투입 장치(18)가 밀봉 용기(12)의 내부에 배치되고, 밀봉 용기(12)로부터 외부로부터의 조작에 의해 원료 투입 장치(18)의 뚜껑부(18b)의 개폐를 제어하므로, 밀봉 용기(12)의 내부 상태에 대하여 고온·고압을 유지하면서, 원료 투입 장치(18)로부터 분말 형상의 수산화물을 원료액에 투입시킬 수 있다.According to the apparatus for producing perovskite-type composite oxide according to the present invention, the raw material input device 18 is disposed inside the sealed
또한, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치에 의하면, 가열 장치(14)를 구비하므로, 원료액과 분말 형상의 수산화물을 반응시키기 전에, 원료액을 가열 장치(14)에 의해 소망한 온도까지 가열시켜 둘 수 있다.In addition, according to the apparatus for producing perovskite complex oxide according to the present invention, since the
계속하여, 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치(10)을 이용한 본 발명에 따른 페로브스가이토형 복합 산화물의 제조 방법의 일실시형태에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 있어서의 결정성 향상의 메카니즘을 수열 합성법과의 대비에 의해 나타낸 설명도이다.Next, one Embodiment of the manufacturing method of the perovskite type | mold composite oxide which concerns on this invention using the
도 2에 나타낸 바와 같이, 수열 합성법에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 산화 티탄 분말을 포함한 원료액과 분말 형상의 수산화물을 반응시키는 반응시의 온도가, 100℃미만이므로, 상기 복합 산화물의 격자 내에 수산기가 잔류할 우려가 있다. 따라서, 이 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 의해 얻어지는 반응 생성물의 결정성은 낮다.As shown in Fig. 2, in the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the hydrothermal synthesis method, the temperature at the time of the reaction of reacting a raw material liquid containing titanium oxide powder with a powdered hydroxide is less than 100 ° C, so that the complex oxide There may be a hydroxyl group remaining in the lattice of. Therefore, the crystallinity of the reaction product obtained by this method for producing a perovskite complex oxide is low.
한편, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 수열 합성법과는 달리, 도 2에 나타낸 바와 같이, 적어도 산화 티탄 분말을 포함한 원료액을 밀봉 용기(12)의 내부에서 가열한 다음, 상기 가열된 원료액에 대하여 분말 형상의 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물(이하, 간단히 분말 형상의 수산화물이라고 한다. )을 투입하고, 원료액과 반응시키는 반응 공정을 구비하고 있다.On the other hand, unlike the hydrothermal synthesis method, the method for producing a perovskite complex oxide according to the present invention, as shown in Figure 2, after heating the raw material liquid containing at least titanium oxide powder in the sealed
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 일반식 ABO3로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법이다.The method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention is a method for producing a perovskite-type composite oxide represented by general formula ABO 3 .
먼저, 일반식 ABO3로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물을 제조하기 위하여, 세라믹 소재 원료가 준비된다. A사이트 성분을 구성하는 원소인 Ba의 수산화물로서 예를 들면, 분말 형상의 Ba(OH)2가 준비된다. 준비된 분말 형상의 Ba(OH)2는 원료 투입 장치(18)에 투입된다.First, in order to manufacture the perovskite complex oxide represented by general formula ABO 3 , a ceramic raw material is prepared. As the hydroxide of Ba which is an element constituting the A-site component, for example, a powdery Ba (OH) 2 is prepared. The prepared Ba (OH) 2 is introduced into the raw material input device 18.
또한, B사이트 성분을 구성하는 원소는 적어도 Ti를 포함한다. B사이트 성분을 구성하는 Ti의 산화물 분말로서, 예를 들면, TiO2 분말이 준비된다. 그리고, TiO2 분말 및 순수를 밀봉 용기(12)에 넣고 가볍게 교반함으로써, TiO2 분말을 포함한 슬러리 형상의 원료액이 제작된다.In addition, the element which comprises the B site component contains at least Ti. As the oxide powder of Ti constituting the B-site component, for example, TiO 2 powder is prepared. Then, the TiO 2 powder and the pure water are put in the sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 조여서, 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 TiO2 분말을 포함한 원료액이 가열된다. 원료액의 가열 온도는 반응 공정시의 온도가 100℃이상이 되도록 설정되고, 예를 들면, 58℃, 80℃, 및 100℃이 적절하게 설정된다.Next, the first valve (22a) and a second tightening the valve (24a), and then the sealed
가열된 원료액이 소망한 온도에 도달한 단계에서, 원료 투입 장치(18)에 수납되는 분말 형상의 수산화물이 상기 원료액에 투입되어, 상기 원료액과 반응한다. 이와 같이, 가열된 원료액에 분말 형상의 수산화물이 투입되면, 투입 직후에, 도 2에 나타낸 바와 같이, 반응에 의해 원료액의 온도가 100℃이상으로 급격하게 승온한다.When the heated raw material liquid reaches the desired temperature, the powdered hydroxide contained in the raw material input device 18 is introduced into the raw material liquid to react with the raw material liquid. In this way, when a powdered hydroxide is added to the heated raw material liquid, immediately after the addition, as shown in FIG. 2, the temperature of the raw material liquid is rapidly raised to 100 ° C. or higher by reaction.
또한, 반응전의 원료액의 가열 온도를 58℃으로 설정하면, 분말 형상의 수산화물을 원료액에 투입한 직후의 원료액의 온도는 100℃를 넘지 않지만, 그 후의 반응 공정에서, 100℃를 넘는다. 또한, 반응전의 원료액의 가열 온도를 80℃으로 설정하면, 분말 형상의 수산화물을 원료액에 투입한 직후의 원료액의 온도는 100℃를 넘는다.When the heating temperature of the raw material liquid before the reaction is set to 58 ° C., the temperature of the raw material liquid immediately after the powdered hydroxide is added to the raw material liquid does not exceed 100 ° C., but exceeds 100 ° C. in the subsequent reaction step. In addition, when the heating temperature of the raw material liquid before reaction is set to 80 degreeC, the temperature of the raw material liquid immediately after inject | pouring powder-shaped hydroxide to a raw material liquid exceeds 100 degreeC.
그리고, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 원료액을 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 원료액이 교반된다. 그 후, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)가 개방되어 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌리고, 원료액을 냉각하면, 슬러리 형상의 티탄산 바륨이 얻어진다. 그리고, 얻어진 슬러리 형상의 티탄산 바륨은 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 반응 생성물로서 티탄산 바륨 분말이 얻어진다.And the raw material liquid is stirred using the
계속하여, 상술한 반응 공정에서 얻어진 반응 생성물은 800℃~1000℃에서 열처리된다. 이 열처리 공정에 의해, 반응 생성물의 결정계는 입방정으로부터 정방정이 되어, 소망하는 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자인 티탄산 바륨이 얻어진다.Subsequently, the reaction product obtained in the reaction process mentioned above is heat-processed at 800 degreeC-1000 degreeC. By this heat treatment step, the crystal system of the reaction product becomes tetragonal from cubic crystal, whereby barium titanate, which is a perovskite-type composite oxide particle having desired crystallinity, is obtained.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법에 의하면, 가열된 원료액에 대하여 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물이 투입되므로, 100℃이상의 고온 상태에서 반응하기 때문에, 단시간에 반응시킬 수 있으며, 또한 페로브스카이트형 복합 산화물의 결정 격자 내에서의 수산기의 함유량을 저감시킬 수 있다. 따라서, 결정성이 높은 페로브스카이트형 복합 산화물 입자를 얻을 수 있다.According to the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present invention, since the hydroxide of the element constituting the A-site component is added to the heated raw liquid, the reaction is performed at a high temperature of 100 ° C. or higher, so that it can be reacted in a short time. In addition, the content of hydroxyl groups in the crystal lattice of the perovskite complex oxide can be reduced. Thus, perovskite-type composite oxide particles having high crystallinity can be obtained.
또한, 상기의 실시형태에서는 티탄산 바륨을 제조하는 방법에 대하여 상술했지만, 본 실시형태에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법은 티탄산 바륨과 유사한 페로브스카이트형 복합 산화물이다, 예를 들면, 티탄산 스트론튬이나 티탄산 바륨 칼슘의 제조에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 일반식 ABO3로 표시되는 페로브스카이트형 복합 산화물에 있어서, A사이트 성분을 구성하는 원소는 Ba, Ca 및 Sr 중 적어도 1개를 포함하고 있다.In the above embodiment, the method for producing barium titanate has been described above, but the method for producing a perovskite complex oxide according to the present embodiment is a perovskite complex oxide similar to barium titanate, for example, titanic acid. The present invention can also be applied to the production of strontium or barium calcium titanate. Therefore, in this embodiment, in the perovskite complex oxide represented by the general formula ABO 3 , the element constituting the A-site component contains at least one of Ba, Ca, and Sr.
다음으로, 본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법의 실험예에 대하여 이하에 설명한다. Next, the experimental example of the manufacturing method of the perovskite type complex oxide which concerns on this invention is demonstrated below.
1. 티탄산 바륨 분말의 제작1. Fabrication of Barium Titanate Powder
도 3 및 표 1을 참조하면서, 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치(10)를 이용한 티탄산 바륨 분말의 제작 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서의 반응 공정 중에서의 슬러리(원료액)의 온도, 및 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치(10)의 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력의 시계열 변화를 나타낸다. 또한, 표 1은 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에 있어서의 Ba(OH)2의 투입 온도, Ba(OH)2의 투입 직후의 피크 온도, 및 반응 공정에서의 최고 온도를 나타낸다.The manufacturing method of the barium titanate powder using the
(실시예 1) (Example 1)
세라믹 소재 원료로서 Ba(OH)2, TiO2(비표면적 300cm2/g)를 준비했다. 먼저, TiO2 분말을 35.96g 칭량하고, 순수 0.1L와 함께 밀봉 용기(12) 내에 넣고, 가볍게 교반하여 TiO2 분말을 포함한 슬러리(원료액)를 제작했다. 다음으로, Ti 원소와의 몰비가 1:1이 되도록, Ba(OH)2 분말을 77.10g 칭량하고, 이것을 밀봉 용기(12)의 내부에 설치한 원료 투입 장치(18)에 넣었다.Ba (OH) 2 and TiO 2 (specific surface area 300cm 2 / g) were prepared as ceramic raw materials. First, 35.96 g of TiO 2 powder was weighed, placed in a sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 조여서, 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 각각 모니터 하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 58℃이 된 단계에서, Ba(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 제2 압력계(24b)의 값이 상승하여 제1 압력계(22b)와 일치함과 아울러 슬러리의 온도의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 했다.Next, after tightening the
계속하여, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다. 그 후, 가열을 중지하고, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 개방하고, 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌린 상태에서 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 실시예 1에 있어서의 티탄산 바륨 분말을 얻었다.Subsequently, it was made to react for 1 hour, stirring the slurry using the
도 3(a)에서, 실시예 1에 있어서의 반응 공정 중에서의 슬러리의 온도 및 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력의 시계열 변화를 나타낸다. 먼저, 도 3(a)의 I로 나타낸 온도, 즉 슬러리의 온도가 58℃이 된 시점에서, Ba(OH)2를 투입했다. Ba(OH)2를 투입하면, 그 직후에, 도 3(a)의 II로 나타낸 바와 같이, Ba(OH)2의 용해열, 및 반응열에 의해, 슬러리의 피크 온도는 92℃까지 급격하게 상승했다. 그 후, 1시간 반응시키면, 슬러리의 온도는 서서히 상승하고, 도 3(a)의 III로 나타낸 바와 같이, 슬러리의 온도는 최고 온도인 114℃까지 상승했다. 실시예 1에 있어서, Ba(OH)2의 투입 직후의 슬러리의 온도는 100℃를 넘지 않았지만, 그 후의 반응 공정 중에 있어 슬러리의 온도는 100℃를 넘었다.In FIG.3 (a), the time-series change of the temperature of the slurry in the reaction process in Example 1, and the pressure in the inside of the sealing
(실시예 2) (Example 2)
실시예 2는 실시예 1과 유사한 세라믹 소재 원료를 준비하기 위하여, TiO2 분말을 포함한 슬러리를 밀봉 용기(12)에서 제작했다. 그리고, Ba(OH)2 분말을 원료 투입 장치(18)에 넣었다.Example 2 prepared a slurry containing TiO 2 powder in a sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 각각 모니터하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 80℃이 된 단계에서, Ba(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 제2 압력계(24b)의 값이 상승하여 제1 압력계(22b)와 일치함과 아울러 슬러리의 온도의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 했다.Next, after tightening the
계속하여, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다. 그 후, 가열을 중지하고, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 개방하고, 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌린 상태에서 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, , 실시예 2에 있어서의 티탄산 바륨 분말을 얻었다.Subsequently, in the same manner as in Example 1, the slurry was sealed using the
도 3(b)에서, 실시예 2에 있어서의 반응 공정 중에서의 슬러리의 온도 및 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력의 시계열 변화를 나타낸다. 먼저, 도 3(b)의 I로 나타낸 온도, 즉 슬러리의 온도가 80℃이 된 시점에서, Ba(OH)2를 투입했다. Ba(OH)2를 투입하면, 그 직후에, 도 3(b)의 II로 나타낸 바와 같이, Ba(OH)2의 용해열, 및 반응열에 의해, 슬러리의 피크 온도는 113℃까지 급격하게 상승했다. 그 후, 1시간 반응시키면, 슬러리의 온도는 서서히 상승하고, 도 3(b)의 III로 나타낸 바와 같이, 슬러리의 온도는 최고 온도인 133℃까지 상승했다. 실시예 2에 있어서, Ba(OH)2의 투입 직후의 슬러리의 온도는 100℃를 넘고, 그 후, 반응이 종료될 때까지 슬러리의 온도는 100℃를 넘었다.In FIG.3 (b), the time-series change of the temperature of the slurry in the reaction process in Example 2, and the pressure in the inside of the sealing
(실시예 3) (Example 3)
실시예 3도, 실시예 1과 유사한 세라믹 소재 원료를 준비하기 위하여, TiO2 분말을 포함한 슬러리를 밀봉 용기(12)의 내부에서 제작했다. 그리고, Ba(OH)2 분말을 원료 투입 장치(18)에 넣었다.Example 3 also prepared a slurry containing TiO 2 powder in the sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 조여서, 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 각각 모니터하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 100℃이 된 단계에서, Ba(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 제2 압력계(24b)의 값이 상승하여 제1 압력계(22b)와 일치함과 아울러, 슬러리의 온번의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 했다.Next, after tightening the
계속하여, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다. 그 후, 가열을 중지하고, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 개방하고, 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌린 상태에서 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 실시예 3에 있어서의 티탄산 바륨 분말을 얻었다.Subsequently, in the same manner as in Example 1, the slurry was sealed using the
도 3(c)에서, 실시예 3에 있어서의 반응 공정 중에서의 슬러리의 온도 및 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력의 시계열 변화를 나타낸다. 먼저, 도 3(c)의 I로 나타낸 온도, 즉 슬러리의 온도가 100℃이 된 시점에서, Ba(OH)2를 투입했다. Ba(OH)2를 투입하면, 그 직후에, 도 3(c)의 II로 나타낸 바와 같이, Ba(OH)2의 용해열, 및 반응열에 의해, 슬러리 온도는 127℃까지 급격하게 상승했다. 그 후, 1시간 반응시키면, 슬러리의 온도는 서서히 상승하여, 도 3(c)의 III로 나타낸 바와 같이, 슬러리의 온도는 최고 온도인 142℃까지 상승했다. 실시예 3에 있어서, Ba(OH)2의 투입 직후의 슬러리의 온도는 100℃를 넘고 있으며, 그 후에도, 반응이 종료될 때까지 슬러리의 온도는 100℃를 넘었다.In FIG.3 (c), the time-series change of the temperature of the slurry in the reaction process in Example 3, and the pressure in the inside of the sealing
(비교예 1) (Comparative Example 1)
먼저, 실시예 1과 유사한 세라믹 소재 원료를 준비하기 위하여, TiO2 분말을 포함한 슬러리를 밀봉 용기(12)의 내부에서 제작했다. 그리고, Ba(OH)2 분말을 원료 투입 장치(18)에 넣었다.First, in order to prepare a ceramic raw material similar to Example 1, a slurry containing TiO 2 powder was produced inside the sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a)를 개방 상태로 하고, 제2 밸브(24a)를 조인 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 각각 모니터하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 58℃가 된 단계에서, Ba(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 슬러리의 온도의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서, 밀봉 용기(12)를 제2 밸브(24a)의 개방전 상태로 했다.Next, after making the
계속하여, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다. 그 후, 밀봉 용기(12)에 대한 가열을 중지하여 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어서 수분을 증발시키고, 비교예 1에 있어서의 티탄산 바륨 분말을 얻었다.Subsequently, in the same manner as in Example 1, the slurry was sealed using the
비교예 1은 반응 공정에서 제1 밸브(22a)를 개방 상태로 행하였으므로, 상기의 실시예 1 내지 실시예 3과는 달리, Ba(OH)2의 투입 직후의 슬러리의 피크 온도는 95℃이며 반응 공정에서의 슬러리의 온도는 100℃를 넘지 않고, 반응 공정에서의 슬러리의 최고 온도는 95℃였다.In Comparative Example 1, since the
(비교예 2) (Comparative Example 2)
비교예 2에 있어서, 티탄산 바륨 분말의 제작은 이른바 수열 합성법에 의해 행하였다.In Comparative Example 2, the barium titanate powder was produced by a so-called hydrothermal synthesis method.
먼저, TiO2 분말 및 Ba(OH)2 분말을 칭량하고, BaTiO3 환산으로, 슬러리 농도가 1.0몰/L가 되도록 순수를 부가하여, 슬러리를 제작했다.First, TiO 2 powder and Ba (OH) 2 powder were weighed and pure water was added so that the slurry concentration was 1.0 mol / L in terms of BaTiO 3 to prepare a slurry.
그리고, 제작된 슬러리를 밀봉 용기(12)에 넣고, 교반하면서 슬러리의 온도를 200℃까지 상승시키고, 200℃에서 1시간 유지하여 수열 반응을 행하였다. 그 후, 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌리고, 밀봉 용기(12)에 대한 가열을 중지하여 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 비교예 2에 있어서의 티탄산 바륨 분말을 얻었다.And the prepared slurry was put into the sealing
2. 티탄산 바륨 분말의 평가2. Evaluation of barium titanate powder
상술한 방법에 의해 얻어진 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예 1 및 비교예 2에 따른 티탄산 바륨 분말에 대하여(CuKα를 선원(線源)으로 한다) X선 회절을 행하고, 리트벨트(Rietveld)법에 의해 결정 구조 및 격자 상수를 구했다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예 1 및 비교예 2에 따른 티탄산 바륨 분말의 비표면적을 BET법에 의해 구했다.X-ray diffraction was performed on the barium titanate powders according to Examples 1 to 3 obtained by the above-described method, and Comparative Examples 1 and 2 (where CuKα is the source) and Rietveld The crystal structure and lattice constant were calculated by the method. In addition, the specific surface areas of the barium titanate powders according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were determined by the BET method.
표 2는 그 측정 결과를 나타낸다. 또한, 도 4는 비표면적과 격자 상수의 관계를 나타낸다.Table 2 shows the measurement results. 4 shows the relationship between the specific surface area and the lattice constant.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예 1 및 비교예 2에 따른 티탄산 바륨의 결정계는 모두 입방정이었다.As shown in Table 2, the crystal systems of barium titanate according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were all cubic crystals.
또한, 표 2에 있어서의 격자 상수에 주목하면, Ba(OH)2의 투입 온도를 높게 함에 따라서, 격자 상수가 작아지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 티탄산 바륨의 입자가 생성되는 온도를 높게 함으로써, 격자 내에 잔류하는 수산기가 감소했기 때문이라고 생각된다. 또한, 도 4에 따르면, 반응 공정 전체에 있어서의 슬러리의 온도가 100℃미만인 비교예 1에 비해, 결정성이 높은 것을 확인할 수 있었다.In addition, when paying attention to the lattice constants in Table 2, it was confirmed that the lattice constants became smaller as the input temperature of Ba (OH) 2 was increased. This is considered to be because the hydroxyl groups remaining in the lattice are reduced by increasing the temperature at which the barium titanate particles are produced. Moreover, according to FIG. 4, it was confirmed that crystallinity is high compared with the comparative example 1 whose temperature of the slurry in the whole reaction process is less than 100 degreeC.
또한, 표 2에 있어서의 비교예 2는 일반적인 수열 합성법에 의해 얻어진 티탄산 바륨 분말의 평가 결과를 나타낸다. 비교예 2의 격자 상수와 비교예 2와 동등한 비표면적을 갖는 실시예 2의 격자 상수를 비교하면, 비교예 2에 따른 격자 상수가 크기 때문에, 결정성이 충분하지 않은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 TiO2와 Ba(OH)2를 실온에서 혼합하고, 그 후, 밀봉 용기(12)에 넣고, 슬러리의 온도를 200℃까지 서서히 상승시키고 있으므로, 반응이 개시되는 온도가 낮기 때문에, 수산기가 잔류했기 때문이라고 생각된다.In addition, the comparative example 2 in Table 2 shows the evaluation result of the barium titanate powder obtained by the general hydrothermal synthesis method. Comparing the lattice constant of Comparative Example 2 with the lattice constant of Example 2 having a specific surface area equivalent to that of Comparative Example 2, it was confirmed that the crystallinity was not sufficient because the lattice constant according to Comparative Example 2 was large. This is because TiO 2 and Ba (OH) 2 are mixed at room temperature and then placed in a sealed
또한, 얻어진 티탄산 바륨 분말을 800℃~1000℃의 온도에서 하소했다. 하소함으로써, 입자 성장하여, 결정계가 전위되어, 정방정의 티탄산 바륨이 얻어졌다. 또한, 비표면적이 동일한 정도의 실시예 및 비교예를 비교하면, 결정성이 높은 실시예에서는, 축비 c/a가 큰 정방정의 티탄산 바륨 분말을 얻을 수 있었다.Furthermore, the obtained barium titanate powder was calcined at a temperature of 800 ° C to 1000 ° C. By calcination, the particles were grown, the crystal system was displaced, and a tetragonal barium titanate was obtained. In addition, when comparing Examples and Comparative Examples with the same specific surface area, in Examples with high crystallinity, tetragonal barium titanate powder having a large axial ratio c / a was obtained.
3. 티탄산 스트론튬 분말의 제작3. Fabrication of Strontium Titanate Powder
표 3을 참조하면서, 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치(10)를 이용한 티탄산 스트론튬 분말의 제작 방법에 대하여 설명한다. 표 3은 실시예 4 및 비교예 3에 있어서의 Sr(OH)2의 투입 온도, Sr(OH)2의 투입 직후의 피크 온도, 및 반응 공정에서의 최고 온도를 나타낸다.With reference to Table 3, the manufacturing method of the strontium titanate powder using the
(실시예 4) (Example 4)
세라믹 소재 원료로서 Sr(OH)2, TiO2(비표면적 300cm2/g)를 준비했다. 먼저, TiO2 분말을 30.00g 칭량하고, 순수 0.1L와 함께 밀봉 용기(12)에 넣고, 가볍게 교반하여 TiO2 분말을 포함한 슬러리(원료액)를 제작했다. 다음으로, Ti 원소와의 몰비가 1:1가 되도록, Sr(OH)2 분말을 45.70g 칭량하고, 이것을 밀봉 용기(12)의 내부에 설치하고 있는 원료 투입 장치(18)에 넣었다.Sr (OH) 2 and TiO 2 (specific surface area 300cm 2 / g) were prepared as ceramic raw materials. First, 30.00 g of TiO 2 powder was weighed, placed in a sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 모니터하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 100℃로 된 단계에서, Sr(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 제2 압력계(24b)의 값이 상승하여 제1 압력계(22b)와 일치함과 아울러 슬러리의 온도의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서 밀봉 용기(12)를 밀봉 상태로 했다.Next, after tightening the
계속하여, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다. 그 후, 가열을 중지하고, 제1 밸브(22a) 및 제2 밸브(24a)를 개방하고, 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력을 대기압으로 되돌린 상태에서 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 실시예 4에 있어서의 티탄산 스트론튬 분말을 얻었다.Subsequently, it was made to react for 1 hour, stirring the slurry using the
(비교예 3) (Comparative Example 3)
먼저, 실시예 4와 유사한 세라믹 소재 원료를 준비하기 위하여, TiO2 분말을 포함한 슬러리를 밀봉 용기(12)의 내부에서 제작했다. 그리고, Sr(OH)2 분말을 원료 투입 장치(18)에 넣었다.First, in order to prepare a ceramic raw material similar to Example 4, a slurry containing TiO 2 powder was prepared inside the sealed
다음으로, 밀봉 용기(12)에 접속된 제1 밸브(22a)를 개방 상태로 하고, 제2 밸브(24a)를 조인 상태로 한 후, 가열 장치(14)를 사용하여 슬러리를 가열했다. 제1 압력계(22b), 및 온도계(16)로 밀봉 용기(12)의 내부에서의 압력, 및 슬러리의 온도를 각각 모니터하면서 슬러리의 가온을 계속했다. 그리고, 슬러리의 온도가 65℃로 된 단계에서, Sr(OH)2 분말을 슬러리에 투입하기 위하여, 압력 제어 밸브(24c)를 조정하여 제2 밸브(24a)를 개방하였다. 제2 밸브(24a)를 개방한 후, 몇 초 후에, 제2 압력계(24b)의 값이 상승하여 제1 압력계(22b)와 일치함과 아울러 슬러리의 온도의 급격한 상승이 관찰되면, 곧바로 제2 밸브(24a)를 조여서, 밀봉 용기(12)를 제2 밸브(24a)의 개방전 상태로 했다. 여기서, Sr(OH)2 분말을 슬러리에 투입하고 나서, 표 3에 나타낸 피크 온도인 95℃에 도달하는데, 12분이 필요했다.Next, after making the
계속하여, 실시예 4와 마찬가지로, 가열 장치(14)를 사용하여 밀봉 용기(12)의 내부에, 밀봉되는 슬러리를 보온하면서, 교반 날개(20)를 사용하여 슬러리를 교반하면서 1시간 반응시켰다.Then, like Example 4, it stirred for 1 hour, stirring the slurry using the
그 후, 밀봉 용기(12)에 대한 가열을 중지하여 슬러리를 방치했다. 그리고, 슬러리가 냉각된 후, 슬러리가 밀봉 용기(12)로부터 꺼내지고, 건조기에 넣어 수분을 증발시켜서, 비교예 3에 있어서의 티탄산 스트론튬 분말을 얻었다.Then, heating to the sealed
4. 티탄산 스트론튬 분말의 평가4. Evaluation of Strontium Titanate Powder
상술한 방법에 의해 얻어진 실시예 4 및 비교예 3에 따른 티탄산 스트론튬 분말에 대하여, 리트벨트(Rietveld)법에 따라 격자 상수를 구했다.About the strontium titanate powder which concerns on Example 4 and Comparative Example 3 obtained by the method mentioned above, the lattice constant was calculated | required by the Rietveld method.
격자 상수의 측정 결과, 실시예 4에 따른 티탄산 스트론튬 분말의 격자 상수는 0.3914nm이며, 비교예 3에 따른 티탄산 스트론튬 분말의 격자 상수는 0.3922nm였다.As a result of measuring the lattice constant, the lattice constant of the strontium titanate powder according to Example 4 was 0.3914 nm, and the lattice constant of the strontium titanate powder according to Comparative Example 3 was 0.3922 nm.
이와 같이, 밀폐된 제조 방법에서는 반응에 수반한다고 생각되는 온도 상승이 단시간에 종료되고, 또한, 격자 상수가 작아지는 경향을 볼 수 있었다. 따라서, 본 제조 방법에 의해, 균일하고 결정성이 높은 티탄산 스트론튬 분말이 얻어지고 있다고 생각된다.Thus, in the closed manufacturing method, the temperature rise considered to be accompanied by reaction was completed in a short time, and the lattice constant tended to become small. Therefore, it is thought that the uniform and high crystallinity of strontium titanate powder is obtained by this manufacturing method.
상술한 실시형태에서는, 원료 투입 장치로부터 원료액에 분말 형상의 수산화물을 투입하는 방법으로서, 원료 투입 장치에 있어서의 뚜껑부의 개폐는 밀봉 용기의 외부에 설치된 제2 밸브 및 압력 제어 밸브의 조작에 의해 행해지지만, 이것에 한정되지 않고, 밀봉 용기의 외부로부터의 조작에 의해 원료 투입 장치로부터 원료액에 분말 형상의 수산화물을 투입할 수 있는 다른 수단이 사용되어도 무방하다. 즉, 밀봉 용기의 외부로부터의 조작에 의해 뚜껑부를 개폐하기 위하여, 예를 들면, 뚜껑부를 회전시킴으로써 개폐시켜도 무방하고, 또한, 뚜껑부에 대한 기계적인 조작에 의한 개폐나, 뚜껑부에 대하여 원료 투입 장치의 내측으로부터 외측을 향하여 수압을 부가함으로써 뚜껑부를 개방하도록 해도 무방하다.In the above-mentioned embodiment, as a method of inject | pouring powder hydroxide into a raw material liquid from a raw material input device, opening and closing of the lid part in a raw material input device is carried out by operation of the 2nd valve and pressure control valve provided in the outer side of a sealed container. Although it is performed, it is not limited to this, The other means which can inject | pour powder-type hydroxide into a raw material liquid from a raw material input device by operation from the exterior of a sealed container may be used. That is, in order to open and close the lid part by operation from the outside of the sealed container, for example, the lid part may be opened and closed by rotating the lid part, and the raw material is introduced into the lid part by opening and closing by mechanical operation with respect to the lid part. The lid may be opened by adding water pressure from the inside to the outside of the apparatus.
또한, 상술한 실시형태에서는, 원료 투입 장치는 밀봉 용기의 내부에 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 원료 투입 장치로부터 분말 형상의 수산화물이 원료액에 투입하는 것이 가능해지도록, 원료 투입 장치는 예를 들면, 밀봉 용기의 상부 측에 배치하도록 해도 무방하다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the raw material input device is arrange | positioned inside the sealing container, it is not limited to this, The raw material input device is an example so that powder-shaped hydroxide can be injected into a raw material liquid from a raw material input device. For example, you may arrange | position it at the upper side of a sealed container.
본 발명에 따른 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법 및 그 제조 장치는 특히, 예를 들면 각종 전자 기기의 소형화 등에 따라 이용되는 적층 세라믹 콘덴서 등의 전자 부품에 매우 적합하게 이용된다.The manufacturing method and the manufacturing apparatus of the perovskite-type composite oxide according to the present invention are particularly suitably used for electronic components such as multilayer ceramic capacitors used for miniaturization of various electronic devices.
10 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치
12 밀봉 용기
14 가열 장치
16 온도계
18 원료 투입 장치
18a 투입용 용기
18b 뚜껑부
18c 연계 부재
20 교반 날개
20a 날개부
20b 축부
22 제1 배관
22a 제1 밸브
22b 제1 압력계
24 제2 배관
24a 제2 밸브
24b 제2 압력계
24c 압력 제어 밸브10 Production apparatus of perovskite complex oxide
12 sealed containers
14 heating device
16 thermometer
18 raw material dosing device
18a container for dosing
18b lid
18c linkage member
20 stirring wings
20a wing
20b shaft
22 1st Piping
22a first valve
22b first pressure gauge
24 2nd Piping
24a second valve
24b second pressure gauge
24c pressure control valve
Claims (4)
적어도 산화 티탄 분말을 포함한 원료액을 밀봉 용기의 내부에서 가열하고, 상기 가열된 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 부가하여 반응시키는 반응 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법.A method for producing a perovskite-type composite oxide represented by general formula ABO 3 (A includes at least one of Ba, Ca, and Sr, and B includes at least Ti),
And a reaction step of heating a raw material liquid containing at least titanium oxide powder inside a sealed container, and adding and reacting a hydroxide of an element constituting the A-site component to the heated raw material liquid. Method for producing a composite oxide.
상기 가열된 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 부가하여 반응시킴으로써 원료액의 온도가 100℃이상이 되는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법.The method of claim 1,
A method for producing a perovskite complex oxide, wherein the temperature of the raw material liquid is 100 ° C. or more by adding and reacting a hydroxide of the element constituting the A-site component with the heated raw material liquid.
상기 반응 공정에서 얻어진 반응 생성물을 800℃~1000℃에서 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
And a heat treatment step of heat-treating the reaction product obtained in the reaction step at 800 ° C to 1000 ° C.
적어도 산화 티탄 분말을 포함한 원료액을 밀봉하기 위한 밀봉 용기와,
상기 밀봉 용기의 내부에 밀봉된 상기 원료액을 가열하기 위한 가열 수단과,
상기 원료액에 A사이트 성분을 구성하는 원소의 수산화물을 투입하기 위한 투입 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 페로브스카이트형 복합 산화물의 제조 장치.Apparatus for producing perovskite complex oxide for producing perovskite complex oxide represented by general formula ABO 3 (A includes at least one of Ba, Ca, and Sr, and B includes at least Ti) as,
A sealing container for sealing the raw material liquid containing at least titanium oxide powder,
Heating means for heating the raw material liquid sealed in the sealed container;
An apparatus for producing a perovskite-type composite oxide, characterized by comprising a feeding means for injecting a hydroxide of an element constituting the A-site component into the raw material liquid.
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