[發明專利]一種高密度球形鈦酸鋇粉體顆粒的制備方法

無效

• 申請號: 201010609800.5
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102050485A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 李啟厚;劉志宏;劉智勇;李玉虎;吳希桃
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 艾侃

技術領域

本發明涉及一種鈦酸鋇粉體的制備方法。

技術背景

鈦酸鋇具有良好的介電、鐵電、壓電性能，是一種具有廣泛應用領域的電子陶瓷材料。作為電子陶瓷材料的燒結原料，鈦酸鋇粉體顆粒通常需要滿足粒徑小且分布均勻，純度高，無團聚，呈致密球形等要求。

在鈦酸鋇粉體的制備方法中，題目為“Synthesisand?sinteringof?barium?titanate?fine?powders?by?ultrasonic?spray?pyrolysis”的文獻(TAKASHI?OGIHARA，HITOSHI?AIKIYO，NOBUOOGATA，NOBUYASU?MIZUTANI.Advanced?Powder?Technol.VOl.10，No.1，1999：37-50)提供了一種噴霧熱分解法的工藝，以鈦酸四異丙酯，醋酸鋇為前驅體，可以實現由前驅體溶液到粉末顆粒的一步合成，其產物通常呈非團聚狀的球形。該工藝對于產物顆粒的粒徑、形貌、致密度、物相組成及分布具有一定的可控性，但存在著所制得的BaTiO₃粉體顆粒中易出現碎片、破殼及多孔中空顆粒。這些具有不良形貌特征的顆粒經燒結后會導致晶體的過分生長及電子陶瓷材料的低振實密度，從而影響最終電子陶瓷器件的性能。

發明內容

本發明的目的是，針對現有技術的不足，提供一種能改善所制得鈦酸鋇粉體顆粒形貌的制備方法。

本發明的方法是，以濃度為0.1～0.3mol·L^-1的鈦酸四異丙酯及醋酸鋇為前驅體，添加有機酸至濃度為0.2～0.5mol·L^-1的或添加尿素至濃度為0.5～1.5mol·L^-1，在混合溶液流量為1～4ml·min^-1，載氣流量范圍為1～4L·min^-1，溫度范圍為700～1000℃的條件下采用超聲噴霧方式制備鈦酸鋇顆粒。

有機酸包括檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸等不與鈦酸四異丙酯及醋酸鋇形成沉淀的脂肪族羧酸。

本發明方法的優點是，通過改變溶液的性質，有效地克服了噴霧熱分解法的現有技術中存在的粉體顆粒產生碎片、破殼及多孔中空等現象；原料在溶液狀態下混合，可精確控制化學計量比，保證了組分分布均勻，純度高；工藝過程簡單，一步即獲得成品，組分損失少，無過濾、洗滌、干燥、粉碎過程，操作簡便，生產過程連續，無污染排放。

附圖說明

圖1為本發明方法的超聲噴霧熱分解實驗裝置示意圖；

圖2為本發明方法中檸檬酸濃度為0.3M時制得的粉體顆粒的SEM照片；

圖3為本發明方法中檸檬酸濃度為0.3M時制得顆粒的XRD圖譜；

圖4為本發明方法中草酸濃度為0.4M時制得顆粒的SEM照片；

圖5為本發明方法中草酸濃度為0.4M時制得顆粒的XRD圖譜；

圖6為本發明方法中酒石酸濃度為0.5M時制得顆粒的SEM照片；

圖7為本發明方法中酒石酸濃度為0.5M時制得顆粒的XRD圖譜；

圖8為本發明方法中尿素濃度為1.0M時制得的粉體顆粒的SEM照片；

圖9為本發明方法中尿素濃度為1.0M時制得的粉體顆粒的XRD圖譜。

具體實施方式

量取一定劑量的鈦酸四異丙酯(TTIP)，并逐滴加入稀0.1～0.5M?HNO₃溶液中，在300r/min下強烈攪拌1～3小時，待溶液變純清且無可見沉淀后，按等摩爾濃度(摩爾比1∶1)加入Ba(CH₃COO)₂，在200r/min下輕微攪拌混合溶液，并加入去離子水稀釋至所需濃度。常規條件下，前驅體溶液濃度通常設定為0.1～0.3mol·L^-1，以0.1～0.2mol·L^-1為佳。

將有機酸或尿素分別按不同劑量的濃度范圍加入至前驅體溶液中制成混合溶液。

混合溶液中檸檬酸的濃度范圍甚至可為0.1～0.5mol·L^-1，當檸檬酸的濃度為0.3～0.5mol·L^-1時為形貌最優化狀態，當加入檸檬酸的濃度進一步增大時，所得顆粒呈膨化的空殼狀。

溶液中草酸的濃度范圍甚至可為0.1～0.6mol·L^-1，最佳為0.3～0.5mol·L^-1。

溶液中酒石酸的濃度范圍甚至可為0.2～0.8mol·L^-1，最佳為0.3～0.6mol·L^-1。