KR20150060303A - 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법 및 티탄산바륨의 제조방법 - Google Patents
바륨티타닐옥살레이트의 제조방법 및 티탄산바륨의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
바륨티타닐옥살레이트의 제조방법, 및 티탄산바륨의 제조방법이 개시된다. 개시된 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법은 바륨 화합물 용액, 티탄 화합물 용액 및 옥살산 용액을 준비하는 단계(원료 용액 준비단계), 및 상기 바륨 화합물 용액과 상기 티탄 화합물 용액을 상기 옥살산 용액과 접촉시켜 바륨티타닐옥살레이트[BaTiO(C2O4)2·4H2O](이하, 간단히 BTO라고 함)를 합성하는 단계(BTO 합성단계)를 포함하고, 상기 BTO 합성단계에서 사용되는 상기 바륨 화합물 용액, 상기 티탄 화합물 용액 및 상기 옥살산 용액의 총 부피에 대한 상기 바륨 화합물의 농도, 상기 티탄 화합물의 농도 및 상기 옥살산의 농도는 각각 0.315~0.336mol/L, 0.300~0.320mol/L 및 0.690~0.736mol/L이다.
Description
바륨티타닐옥살레이트의 제조방법 및 티탄산바륨의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 합성원료의 농도를 조절함으로써, 바륨티타닐옥살레이트의 수율 및 생산량을 향상시킬 수 있는 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법, 및 티탄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)가 1 또는 1에 가까우며, 결정성이 높고, 비표면적이 적당하며, 미성장 입자가 없는 티탄산바륨을 얻을 수 있는 티탄산바륨의 제조방법이 개시된다.
본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원(KEIT)의 융복합소재 부품개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.
[과제관리번호: 10040832, 과제명: 47μF급 1005 MLCC 제품을 위한 50 ~ 80㎚ BaTiO3 분말 소재 및 소자 제조 기술 개발]
티탄산바륨 분말은 종래에는 이산화티탄(TiO2)과 탄산바륨(BaCO3)을 혼합하여 고온에서 열처리하는 고상반응에 의해 제조되었지만, 최근에는 적층 세라믹 콘덴서(multi layer ceramic condenser: MLCC)의 소형 대용량화(고유전율 조성, 유전체 박층화 및 고적층화), 저온 소성화, 고주파 및 고성능화 등에 따라, 고순도/조성 균일성, 미립/입도 균일성, 非응집성/고분산성 등이 요구되어 고상법, 액상법 및 기상법 등 다양한 합성법이 티탄산바륨 분말의 제조를 위해 사용되고 있다. 그러나, 티탄산바륨 분말의 대량 생산을 위해서는, 제조비용이 저렴하고 균일한 조성의 티탄산바륨 분말을 얻을 수 있는 액상법의 일종인 공침법이 사용되어야 한다.
공침법에서는, 바륨(Ba)과 티타늄(Ti)을 함유하는 액상 원료를 옥살산(H2C2O4)과 접촉시켜 바륨티타닐옥살레이트[BaTiO(C2O4)2·4H2O]를 형성한 후, 이 바륨티타닐옥살레이트를 높은 온도에서 하소처리함으로써 적정 크기를 갖는 티탄산바륨(BaTiO3) 분말을 합성한다. 그러나, 고온의 하소처리가 진행되는 동안 티탄산바륨 입자들은 서로 강하게 응집하여 응집체를 형성하며, 이러한 응집체는 전자 부품의 신뢰성에 악영향을 주기 때문에 이 응집체를 분해시키는(disaggregate) 분쇄공정을 거쳐 최종 제품인 티탄바륨 분말을 제조한다(한국공개특허 제2003-0015011호 및 제2008-0070981호 참조).
상기 티탄산바륨의 생산성을 향상시키기 위해서는 그 전구체인 바륨티타닐옥살레이트의 수율 및 생산량을 동시에 증가시켜야 한다. 이를 위해, 종래에는 바륨티타닐옥살레이트의 제조공정에서 반응온도, 반응시간 및 반응기의 부피를 제어하였으나, 이는 장치비용 및 운전비용의 추가와 같은 제조비용의 상승을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 합성원료의 농도를 조절함으로써, 바륨티타닐옥살레이트의 수율 및 생산량을 동시에 향상시킬 수 있는 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법을 포함하는 티탄산바륨의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 티탄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)가 1 또는 1에 가까우며, 결정성이 높고, 비표면적이 적당하며, 미성장 입자가 없는 티탄산바륨을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
바륨 화합물 용액, 티탄 화합물 용액 및 옥살산 용액을 준비하는 단계(원료 용액 준비단계); 및
상기 바륨 화합물 용액 및 상기 티탄 화합물 용액을 상기 옥살산 용액과 접촉시켜 바륨티타닐옥살레이트[BaTiO(C2O4)2·4H2O](이하, 간단히 BTO라고 함)를 합성하는 단계(BTO 합성단계)를 포함하고,
상기 BTO 합성단계에서 사용되는 상기 바륨 화합물 용액, 상기 티탄 화합물 용액 및 상기 옥살산 용액의 총 부피에 대한 상기 바륨 화합물의 농도, 상기 티탄 화합물의 농도 및 상기 옥살산의 농도는 각각 0.315~0.336mol/L, 0.300~0.320mol/L 및 0.690~0.736mol/L인 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법을 제공한다.
상기 바륨 화합물 용액은 염화바륨(BaCl2), 질산바륨(Ba(NO3)2) 및 과염소산바륨(Ba(ClO4)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바륨 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것이고, 상기 티탄 화합물 용액은 옥시염화티탄(TiOCl2) 및 사염화티탄(TiCl4) 중 적어도 1종의 티탄 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것이고, 상기 옥살산 용액은 옥살산을 물에 용해시켜 제조한 것일 수 있다.
상기 BTO 합성단계는 20~100℃의 합성온도에서 수행될 수 있다.
상기 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법은, 상기 BTO 합성단계 이후에, 상기 BTO를 습식분쇄하는 단계(BTO 습식분쇄단계) 및 상기 습식분쇄된 BTO를 건조하여 BTO 분말을 얻는 단계(BTO 건조단계)를 더 포함할 수 있다.
상기 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법은, 상기 BTO 합성단계와 상기 BTO 습식분쇄단계 사이에, 상기 합성된 BTO를 숙성하는 단계, 상기 숙성된 BTO를 여과하는 단계, 및 상기 여과된 BTO를 과량의 물로 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
상기 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법에 따라 제조된 BTO를 800~1000℃에서 하소처리하여 티탄산바륨(BT)을 합성하는 단계(BT 합성단계)를 포함하는 티탄산바륨의 제조방법을 제공한다.
상기 티탄산바륨의 제조방법은, 상기 BT 합성단계 이후에, 상기 합성된 BT를 분쇄하는 단계(BT 분쇄단계)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법에 의하면, 합성원료의 농도를 조절함으로써, 바륨티타닐옥살레이트의 수율 및 생산량을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 티탄산바륨의 제조방법에 의하면, 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)가 1 또는 1에 가까우며, 결정성이 높고, 비표면적이 적당하며, 미성장 입자가 없는 티탄산바륨을 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 8은 실시예 1~3 및 비교예 1~5에서 각각 제조된 티탄산바륨 분말의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법 및 티탄산바륨의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법은 바륨 화합물 용액, 티탄 화합물 용액 및 옥살산 용액을 준비하는 단계(원료 용액 준비단계), 및 상기 바륨 화합물 용액과 상기 티탄 화합물 용액을 상기 옥살산 용액과 접촉시켜 바륨티타닐옥살레이트[BaTiO(C2O4)2·4H2O](이하, 간단히 BTO라고 함)를 합성하는 단계(BTO 합성단계)를 포함한다.
상기 BTO 합성단계에서 사용되는 상기 바륨 화합물 용액, 상기 티탄 화합물 용액 및 상기 옥살산 용액의 총 부피에 대한 상기 바륨 화합물의 농도, 상기 티탄 화합물의 농도 및 상기 옥살산의 농도는 각각 0.315~0.336mol/L, 0.300~0.320mol/L 및 0.690~0.736mol/L일 수 있다.
상기 바륨 화합물의 농도, 상기 티탄 화합물의 농도 및 상기 옥살산의 농도가 각각 상기 범위를 벗어나면, 합성된 BTO가 재분해되거나 BTO 합성단계에서 반응시간이 충분하지 않아 BTO의 수율이 감소하고, 최종 제품인 티탄산바륨에서 티탄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)가 0.998 내지 1.001로 유지되며, 제2상(second-phase)(티탄산바륨 외의 다른 상, 예를 들면 Ba2TiO9)이 생성되지 않는다.
상기 바륨 화합물 용액은 염화바륨(BaCl2), 질산바륨(Ba(NO3)2) 및 과염소산바륨(Ba(ClO4)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바륨 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것일 수 있다.
상기 티탄 화합물 용액은 옥시염화티탄(TiOCl2) 및 사염화티탄(TiCl4) 중 적어도 1종의 티탄 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것일 수 있다.
상기 옥살산 용액은 옥살산(H2C2O4)을 물에 용해시켜 제조한 것일 수 있다.
상기 BTO 합성단계는 20~100℃, 예를 들어, 50~90℃의 합성온도에서 수행될 수 있다. 상기 BTO 합성단계에서 상기 합성온도가 상기 범위이내이면, BTO의 생산성이 높고 합성된 BTO가 재분해되는 것을 방지할 수 있다.
상기 BTO 합성단계에서 상기 바륨 화합물 용액 및 상기 티탄 화합물 용액은 혼합 용액의 형태로 또는 각각 별도로 상기 옥살산 용액과 동시에 또는 순차적으로 접촉할 수 있다. 상기 접촉은 노즐 분사 방식으로 진행될 수 있으며, 상기 접촉이 이루어지는 시간 (즉, 접촉 시간)은 1~3시간일 수 있다. 이러한 접촉 시간은 노즐의 분사속도를 조절함으로써 달성될 수 있다. 분사노즐은 유체의 흐름에 따라 일류체 또는 이류체 노즐을 사용할 수 있으며, 일류체 노즐을 사용하는 것이 편리성 면에서나 균일한 침전물을 획득하는데 있어서 더욱 유리할 수 있다. 일류체 노즐로는 풀콘(full cone), 할로우 콘(hollow cone), 또는 플랫(flat) 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 바륨 화합물 용액으로서 염화바륨 수용액 및 티탄 화합물 용액으로서 옥시염화티탄 수용액을 옥살산 수용액과 접촉시켜 BTO[BaTiO(C2O4)2·4H2O]를 생성하는 과정은 하기 반응식 1과 같이 표시될 수 있다.
[반응식 1]
BaCl2·2H2O + TiOCl2· + 2H2C2O4·2H2O → BaTiO(C2O4)2·4H2O + 4HCl
다음에, 상기 합성된 BTO를 숙성하고(BTO 숙성단계), 여과한 다음(BTO 여과단계), 물로 세척할 수 있다(BTO 세척단계). 상기 BTO 숙성단계는 0.5~2시간 동안 진행하는 것이 생산성 측면에서 유리할 수 있다. 여기서, 여과란, 구체적으로 원심분리기 또는 필터 프레스(filter press) 등을 이용하여 BTO 함유 슬러리로부터 고상의 BTO만을 분리해내는 공정을 말한다. 이후, 세척액의 pH가 중성이 될 때까지 과량의 물로 상기 여과된 BTO를 세척할 수 있다.
이후, 상기와 같은 과정을 거쳐 얻어진 BTO를 습식분쇄한다(BTO 습식분쇄단계). 여기서, 습식분쇄란 소정의 매질과 함께 BTO를 비즈밀(beads mill), 볼밀(ball mill) 및 어트리션 밀(attrition mill) 등과 같은 습식분쇄기에 투입하여 분쇄하는 방식을 말한다. 여기서, 매질이란 알코올과 같은 유기매질이나 탈이온수(deionized water)와 같은 물을 의미하는 것으로, 유기매질을 사용하게 되면 분쇄효율이나 입도관리 측면에서는 유리하지만 비용이 증가하는 단점이 있고, 물을 사용하게 되면 공정이 단순해져 비용을 절감할 수 있는 잇점이 있다. 상기 매질로서 물을 사용하는 경우, 이의 사용량은 BTO 1중량부에 대하여 1~10 중량부일 수 있다. 상기 물의 사용량이 상기 범위이내이면, 점도가 적당하여 분쇄가 용이하고, 물의 부피 대비 BTO의 생산성이 높다. 분쇄시간은 분쇄설비에 따라 분쇄력의 차이가 발생하여 적절히 제어될 필요가 있으며, 비즈밀을 사용하는 경우 10~300분일 수 있다. 이와 같이 분쇄시간을 조절함으로써 최종 제품인 BT 분말의 입도를 적절하게 조절할 수 있다. 이러한 습식분쇄 과정 중에 암모니아와 같은 질소함유 첨가제를 추가할 수 있는데, 이로써 분쇄 전후의 혼합물의 산성화, 분쇄 후의 슬러리의 고점도화, 합성된 BTO 내의 염소이온 존재로 인한 분말의 유전특성 감소 문제를 해결할 수 있다.
다음에, 상기 습식분쇄된 BTO를 400℃ 이하의 온도에서 건조하여 사용된 매질을 제거한다(BTO 건조단계). 결과로서, 건조된 BTO 분말을 얻는다. 이 경우, 사용된 매질을 증발시켜 제거하기 위해, 상기 건조온도가 상기 매질의 끓는점 이상이 되어야 함은 당연하다.
이어서, 상기 BTO 분말을 가열로에 충전시킨 다음, 800~1000℃에서 하소처리하여 티탄산바륨(BT)을 합성한다(BT 합성단계). 상기 BT 합성단계에서 상기 하소온도가 상기 범위이내이면, 목표로 하는 입자크기(즉, 280~320nm의 평균입경)의 티탄산바륨을 얻을 수 있다. 상기 BT 합성단계에서는 수분 및/또는 탄소를 포함하는 불순물이 제거될 수 있다. 상기 BTO 건조단계의 건조온도에서부터 상기 BT 합성단계의 상기 하소온도로의 승온속도는 0.5~10℃/min, 예를 들어 1~5℃/min일 수 있다. 상기 승온속도가 상기 범위이내이면, BT의 생산성이 높고, 온도분포가 균일해져 BT 분말의 입도가 균일해진다. 이와 같이 상기 BT 합성단계를 수행함으로써, BTO 결정의 내부에 결정수로 존재하는 수분과 과량의 탄산가스를 제거하여 하기 반응식 2 내지 4와 같은 과정을 거쳐 수십 nm 내지 수백 nm 크기의 BT 분말을 얻는다.
[반응식 2]
BaTiO(C2O4)2·4H2O → BaTiO(C2O4)2 + 4H2O
[반응식 3]
BaTiO(C2O4)2 + 1/2 O2 → BaCO3 + TiO2 + 2CO2
[반응식 4]
BaCO3 + TiO2 → BaTiO3
상기 건조된 BTO 분말의 열처리를 위해 가열로로서 Sagger 또는 Tray가 사용될 수 있다. 여기서, Sagger란 내화토(耐火土) 용기를 의미한다. 상기 Sagger는, 예를 들어, 정사각형 형태의 밑면을 갖는 육면체 형상의 용기일 수 있다.
이후, 상기 BT 합성단계를 통해 생성된 BT를 분쇄하여 BT 분말을 얻는다(BT 분쇄단계). 그러나, 이러한 BT 분쇄단계는 생략될 수도 있다. 상기 BT 분쇄단계는, 소정의 매질과 함께 비즈밀(beads mill), 어트리션밀(attrition mill), 또는 볼밀(ball mill)과 같은 분쇄기를 사용하는 습식분쇄에 의해 수행될 수도 있고, 젯밀(jet mill) 또는 디스크밀(Disk mill)과 같이 매질을 사용하지 않은 상태에서 원료간의 충돌이나 분쇄기와의 마찰력을 이용하는 건식분쇄에 의해 수행될 수도 있다. 상기 분쇄단계는 티탄산바륨의 입자간 응집을 해소하기 위한 것으로, 습식분쇄를 행한 후에는 건조과정이 추가로 필요하지만 건조를 위해 특별히 한정된 설비를 사용해야 하는 것은 아니다. 상기 BT 분쇄단계에서 분쇄효율이 지나치게 높은 설비를 사용할 경우, 입자의 파괴가 유발되어 미분이 다량으로 발생하게 되고, 이로 인해 오히려 입도분포와 결정성이 저하될 가능성이 있으므로 가능한한 분쇄 강도를 낮춰서 입자 자체의 파괴없이 입자간의 결합(necking)만을 끊어줄 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법을 포함하는 상기 티탄산바륨의 제조방법에 의해 제조된 티탄산바륨을 제공한다.
상기 티탄산바륨은 티탄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)가 0.998 내지 1.001일 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
실시예
1~3 및
비교예
1~5
(BTO 합성 및 숙성)
0.58mol/L 농도의 염화바륨 수용액 2000L와 2.51mol/L 농도의 옥시염화티탄 수용액 560L를 4M3 글래스-라인(Glass-lined) 반응조에서 잘 섞어서 혼합 수용액을 만들었다. 이후, 상기 혼합 수용액을 6M3 반응기에 충진된, 미리 만들어둔 1.34mol/L 농도의 옥살산 수용액 2420L에 풀콘(full cone) 타입의 노즐을 이용하여 2.5L/min의 속도로 분사하였다. 노즐 분사시 상기 혼합 수용액의 공급을 위해 다이아프램 펌프를 사용하였다. 이때, 옥살산 용액을 교반기로 교반하면서 분사하였으며, 교반기의 교반속도는 150rpm으로 유지하였고, 옥살산 용액의 온도는 70℃로 유지하였다. 상기 혼합 수용액을 2시간 동안 분사한 후, 1시간 동안 70℃의 반응온도를 유지한 다음, 150rpm의 교반을 유지한 채로 공냉시켜 1시간 동안 숙성시켰다. 결과로서, BTO를 함유하는 슬러리를 얻었다. 상기 BTO 합성시 사용된 상기 염화바륨 수용액, 상기 옥시염화티탄 수용액 및 상기 옥살산 수용액의 총 부피에 대한 상기 염화바륨의 농도(C1), 상기 옥시염화티탄의 농도(C2) 및 상기 옥살산의 농도(C3)를 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| C1 | 0.315 | 0.325 | 0.336 | 0.263 | 0.284 | 0.294 | 0.357 | 0.368 |
| C2 | 0.300 | 0.310 | 0.320 | 0.250 | 0.270 | 0.280 | 0.340 | 0.350 |
| C3 | 0.690 | 0.713 | 0.736 | 0.575 | 0.621 | 0.644 | 0.782 | 0.805 |
(합성된 BTO 슬러리의 여과 및 세척)
상기에서 제조된 BTO 슬러리를 원심분리기로 여과하고, 과량의 물로 세척액의 pH가 6 이상이 되도록 세척하여 세척된 BTO를 얻었다.
(합성된 BTO의 습식분쇄 및 건조)
상기 세척된 BTO 50kg, 탈이온수 250kg 및 29부피% 암모니아수 0.5kg(BTO 100몰부 대비 8.4 몰부)을 혼합조에 투입하고 교반하여 슬러리를 생성하였다. 이때, 슬러리의 pH는 9.3이었다. 이후, 20L의 수평식 비즈밀(매질: 탈이온수)로 최대 입경이 5㎛ 이하가 되도록 상기 BTO를 습식분쇄하였다. 분쇄 후, 슬러리의 pH는 5.1이고, 점도는 1,800cP이었다. 이렇게 얻어진 BTO 슬러리를 오븐안에서 200℃의 온도로 12시간 동안 건조하여 BTO 분말을 제조하였다.
(하소, 습식분쇄 및 건조)
상기 건조된 BTO 분말을 전기로(원준, RHK)에 투입한 후, 970±5℃에서 3.5시간 동안 열처리를 수행하였다. 결과로서, BT 분말을 얻었다. 이후, 상기 BT 분말을 20L의 수평식 비즈밀(매질: 탈이온수)로 주속 5m/s(즉, 1500rpm)으로 30분간 습식분쇄하였다. 분쇄 후 형성된 BT 슬러리는 150℃ 오븐에서 24시간 동안 건조하였다. 결과로서, BT 분말을 얻었다.
평가예
평가예
1: 합성된
BTO
의 수율 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BTO의 수율을 하기 수학식 1에 의해 계산하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[수학식 1]
합성된 BTO의 수율(mol%) = (합성된 BTO의 몰수)/(사용된 옥시염화티탄의 몰수)*100
평가예
2: 합성된
BTO
의 생산량 변화율 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BTO의 생산량 변화율을 하기 수학식 2에 의해 계산하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[수학식 2]
합성된 BTO의 생산량 변화율(wt%) = (각 실시예 또는 비교예의 BTO 건조중량 ― 실시예 2의 BTO 건조중량)/(실시예 2의 BTO 건조중량)*100
평가예
3: 합성된
BT
중의 티탄에 대한 바륨의
몰비
(
Ba
/
Ti
몰비
) 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT 중의 티탄에 대한 바륨의 몰비(Ba/Ti 몰비)를 X선 형광분석 장비(XRF)(Philips, Magix)로 분석하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
평가예
4: 합성된
BT
의 결정화도(c/a) 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT의 결정화도(c/a)를 XRD(Rigaku사의 D/Max 2000 series)로 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적으로, 40kV, 200mA에서 2sec/step의 속도와 0.02의 step size의 XRD 분석조건으로, 2θ = 44~46.5도(°)를 측정하여 결정 격자의 a축과 c축의 d-spacing 값을 구한 후 이들의 비로써 BT 입자의 결정성을 평가하였다.
평가예
5: 합성된
BT
의
비표면적
평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT의 비표면적을 비표면적 측정기(Mountech사, Macsorb HM-1220)로 분석하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| BTO의 수율 (mol%) |
95.30 | 95.52 | 94.54 | 94.34 | 95.08 | 95.06 | 94.16 | 93.85 | |
| BTO의 생산량 변화율 (wt%) |
+5 | +11 | +14 | -10 | -5 | 0 | +18 | +23 | |
| BT의 물성 | Ba/Ti 몰비 |
0.999 | 0.999 | 0.999 | 1.000 | 1.000 | 1.000 | 0.998 | 0.996 |
| 결정화도(c/a) | 1.0106 | 1.0105 | 1.0106 | 1.0110 | 1.0110 | 1.0110 | 1.0106 | 1.0097 | |
| 비표면적 (m2/g) |
2.66 | 2.52 | 2.73 | 2.57 | 2.57 | 2.54 | 2.82 | 3.12 | |
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~3에서 제조된 BTO는 비교예 1~5에서 제조된 BTO에 비해 수율이 높거나 동등 수준이면서, BTO의 생산량 변화율도 5wt% 이상이어서 BTO의 생산량도 높은 것으로 나타났다.
또한, 상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~5에서 합성된 BT는 당해 기술분야에서 통상적으로 정해진 Ba/Ti 몰비 규격(0.998 내지 1.001), 결정화도(c/a) 규격(1.0105 이상) 및 비표면적 규격(2.6±0.2)을 모두 만족하는 반면에, 비교예 1~3에서 합성된 BT는 상기 Ba/Ti 몰비 규격, 상기 결정화도 규격 및 상기 비표적 규격 중 적어도 하나를 만족하지 않는 것으로 나타났다.
평가예
6: 합성된
BT
의 표면 특성 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 합성된 BT 분말의 SEM 사진을 촬영하여 도 1 내지 도 8에 각각 나타내었다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 상기 실시예 1~3 및 비교예 1에서 합성된 BT 분말은 미성장 입자를 포함하지 않지만, 비교예 4~5에서 합성된 BT 분말은 약간(비교예 4) 또는 다수(비교예 5)의 미성장 입자를 포함하는 것으로 나타났다.
본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (6)
- 바륨 화합물 용액, 티탄 화합물 용액 및 옥살산 용액을 준비하는 단계(원료 용액 준비단계); 및
상기 바륨 화합물 용액과 상기 티탄 화합물 용액을 상기 옥살산 용액과 접촉시켜 바륨티타닐옥살레이트[BaTiO(C2O4)2·4H2O](이하, 간단히 BTO라고 함)를 합성하는 단계(BTO 합성단계)를 포함하고,
상기 바륨 화합물 용액, 상기 티탄 화합물 용액 및 상기 옥살산 용액의 총 부피에 대한 상기 바륨 화합물의 농도, 상기 티탄 화합물의 농도 및 상기 옥살산의 농도는 각각 0.315~0.336mol/L, 0.300~0.320mol/L 및 0.690~0.736mol/L인 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 바륨 화합물 용액은 염화바륨(BaCl2), 질산바륨(Ba(NO3)2) 및 과염소산바륨(Ba(ClO4)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바륨 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것이고, 상기 티탄 화합물 용액은 옥시염화티탄(TiOCl2) 및 사염화티탄(TiCl4) 중 적어도 1종의 티탄 화합물을 물에 용해시켜 제조한 것이고, 상기 옥살산 용액은 옥살산을 물에 용해시켜 제조한 것인 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 BTO 합성단계 이후에,
상기 BTO를 습식분쇄하는 단계(BTO 습식분쇄단계); 및
상기 습식분쇄된 BTO를 건조하여 BTO 분말을 얻는 단계(BTO 건조단계)를 더 포함하는 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 BTO 합성단계와 상기 BTO 습식분쇄단계 사이에,
상기 합성된 BTO를 숙성하는 단계;
상기 숙성된 BTO를 여과하는 단계; 및
상기 여과된 BTO를 과량의 물로 세척하는 단계를 더 포함하는 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따라 제조된 BTO를 800~1000℃에서 하소처리하여 티탄산바륨(BT)을 합성하는 단계(BT 합성단계)를 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 BT 합성단계 이후에, 상기 합성된 BT를 분쇄하는 단계(BT 분쇄단계)를 더 포함하는 티탄산바륨의 제조방법.
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Citations (5)
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| JPS63103827A (ja) * | 1986-10-18 | 1988-05-09 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | チタン酸バリウムの製造方法 |
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-
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