[發(fā)明專利]一種納米鈦酸鋇的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710069736.4
• 申請日: 2007-06-27
• 公開（公告）號: CN101100310A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓高榮;魏曉;徐剛;翁文劍;杜丕一;趙高凌;張溪文;沈鴿
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C04B35/468
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米鈦酸鋇的制備方法，屬于無機非金屬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈦酸鋇是一種重要的鐵電材料，具有高的介電常數(shù)和低的介電損耗，是一種應(yīng)用廣泛、非常重要的電子陶瓷材料。鈦酸鋇已被廣泛應(yīng)用于制作多層陶瓷片電容器(MLCC)和熱敏電阻(PTCR)，并且在電光器件和非揮發(fā)性鐵電存儲器上也有非常廣闊的應(yīng)用前景。在目前的電子器件小型化的大趨勢下，為了保證器件的性能和可靠性，就需要進一步降低鈦酸鋇粉體的粒度。特別對于MLCC(多層陶瓷片電容器)來說，為使器件在小型化的同時保證大的容量和容積效率，就需要制備粒度更小、更均勻的鈦酸鋇粉體。此外，粒度小、分布范圍窄、分散性良好的鈦酸鋇粉體具有良好的燒結(jié)性能，在較低的溫度下即可得到更致密的陶瓷材料。

目前，用來制備鈦酸鋇粉體方法有固相燒結(jié)法和濕化學(xué)方法(包括溶膠-凝膠法、微乳液法、共沉淀法(草酸鹽)法)。上述方法均需要700℃以上的煅燒過程才能得到結(jié)晶性良好的鈦酸鋇粉體，而高溫處理過程勢必造成顆粒的粗化和團聚，不利于接下來的陶瓷燒結(jié)過程。水熱法可以在較低的溫度下制備結(jié)晶性和分散性較好的鈦酸鋇粉體，其顆粒尺寸范圍為0.05～0.4微米。然而，水熱法很難再進一步降低顆粒尺寸。溶劑熱法可以非常有效的控制晶體的成核、生長過程，從而能夠尺寸可控的合成分散性良好的鈦酸鋇粉體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種納米鈦酸鋇的制備方法。

本發(fā)明的納米鈦酸鋇的制備方法，采用的是溶劑熱合成法，具體步驟如下：

1)將鈦酸四丁酯溶于無水乙醇，調(diào)節(jié)溶液中的Ti⁴⁺離子濃度為0.5～1.0mol/L；

2)攪拌狀態(tài)下，向步驟1)制得的鈦酸四丁酯的乙醇溶液中加入2～3ml的質(zhì)量濃度30％的氨水溶液，沉淀，過濾，洗滌，得到鈦的羥基氧化物沉淀；

3)將乙酸鋇溶于去離子水，形成乙酸鋇水溶液，調(diào)節(jié)溶液中Ba²⁺離子的濃度為2.0～3.0mol/L；

4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為20～30mol/L的氫氧化鉀水溶液；

5)將鈦的羥基氧化物沉淀、乙酸鋇水溶液和氫氧化鉀水溶液加入到有機溶劑中，攪拌至少1h，得到前軀體漿料，其中鈦的羥基氧化物的摩爾體積分數(shù)為0.1～0.2mol/L，鋇與鈦的摩爾比為1.0～1.1，氫氧化鉀的摩爾體積分數(shù)為0.5～1.0mol/L，摩爾體積分數(shù)的體積基數(shù)為前軀體漿料的總體積；

6)將前軀體漿料加入反應(yīng)釜內(nèi)膽中，所加漿料的體積為反應(yīng)釜內(nèi)膽容積的70％～90％；

7)將裝有前軀體漿料的反應(yīng)釜內(nèi)膽置于反應(yīng)釜中，密封，在100～200℃下保溫6～48小時進行水熱處理，然后讓反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，卸釜后，用去離子水反復(fù)洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，過濾、烘干，得到納米鈦酸鋇粉體。

本發(fā)明制備過程中，使用的有機溶劑可以是乙二胺或乙醇胺或乙二胺和乙醇胺的混合溶液。

本發(fā)明制備過程中，使用的反應(yīng)釜是聚四氟乙烯內(nèi)膽，不銹鋼套件密閉的反應(yīng)釜。

本發(fā)明制備過程中，所說的鈦酸四丁酯、乙酸鋇、氫氧化鉀、無水乙醇、乙二胺和乙醇胺的純度均不低于化學(xué)純。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明采用簡單的溶劑熱法制備了純度高、結(jié)晶性好、分散性好、粒度分布窄的納米鈦酸鋇粉體，粒度可以通過改變工藝參數(shù)調(diào)節(jié)。由于反應(yīng)介質(zhì)為有機溶劑，有效的解決了晶體生長過程中一次顆粒的團聚問題。本發(fā)明的溶劑熱合成方法設(shè)備簡單，工藝條件容易控制，制備的成本也比較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明制得的納米鈦酸鋇粉體在微電子器件、電光器件、存儲材料、高介材料、氣敏材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的納米鈦酸鋇粉體的XRD圖譜；

圖2是本發(fā)明制備的納米鈦酸鋇粉體的透射電鏡(TEM)照片。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。

實施例1

1)將鈦酸四丁酯溶于無水乙醇，調(diào)節(jié)溶液中的Ti⁴⁺離子濃度為0.5mol/L；

2)攪拌狀態(tài)下，向步驟1)制得的鈦酸四丁酯的乙醇溶液中加入2ml的質(zhì)量濃度30％的氨水溶液，沉淀，過濾，洗滌，得到鈦的羥基氧化物沉淀；

3)將乙酸鋇溶于去離子水，形成乙酸鋇水溶液，調(diào)節(jié)溶液中鋇離子的濃度為2.0mol/L；

4)將氫氧化鉀溶于去離子水，配置濃度為20mol/L的氫氧化鉀水溶液；