[發明專利]一種四方相納米鈦酸鋇的制備方法

無效

• 申請號: 201210584359.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN102976400A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 周繼承;廖晶晶;黃新武
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;盧綺琴

技術領域

本發明涉及無機納米材料領域，具體涉及一種四方相納米鈦酸鋇的制備方法。

背景技術

近年來納米材料由于其獨特的界面效應已經成為當前材料科學的一個研究熱點，在這之中，鈦酸鋇作為一種典型的鐵電、介電材料在制造非線性元件如介電放大器、陶瓷電容器和鐵電壓電器件等電子元器件領域有著廣泛且重要的應用。鈦酸鋇粉體的研制始于20世紀40年代，目前我國已經引進了多條多層陶瓷電容器(MLCC)生產線，其介質材料主要是鈦酸鋇。由于多層陶瓷電容器每層厚度已經達到3μm左右，而每層又需要有效晶界層為5層以上，這就要求用優質的高純超細四方相納米鈦酸鋇粉體作為其介質材料，此外四方相納米鈦酸鋇既可以提高MLCC的電容量又能提高抗擊穿強度。因此制備粒徑小、分散性好、分布均勻的四方相納米鈦酸鋇粉體受到人們普遍關注。隨著技術的發展，人們對鈦酸鋇系的電子材料提出了更高的要求，實現鈦酸鋇粉體的高純、四方相和超細乃至納米化是提高鈦酸鋇電子元件性能的有效措施之一。

然而鈦酸鋇在實現四方相和超細乃至納米級別化的過程中仍存在不少問題。目前合成四方相鈦酸鋇的主要方法有固相法、溶膠-凝膠法、沉淀法以及水熱法等。固相法由于制備粉體顆粒粒徑大、組分分布不均勻，且需要球磨易引入雜質，越來越難以適應鈦酸鋇粉體高純化超細化的發展要求，已有逐步被液相法取代的趨勢。液相法中的溶膠-凝膠法，雖然通常可以制得粒徑小且分散良好的鈦酸鋇，但其原料價高，且制備鈦酸鋇凝膠需高溫煅燒后才能轉化為鈦酸鋇粉體，這不僅增加了能耗，而且在高溫煅燒過程中往往造成晶粒的長大和顆粒的硬團聚。水熱法則需高溫、高壓的反應條件，對設備要求高，操作控制也較為復雜且難以實現連續化生產，水熱法制備的產品亦無法達到100%純度的四方相產品。

我國近年來提出了下述制備四方相鈦酸鋇的方法，如：

中國專利CN1323759公開了一種納米級四方相鈦酸鋇粉末的制備方法，但其制備方法為水熱法，需要高溫、高壓的反應條件，對設備要求過高，且流程繁雜難以實現連續化生產。

中國專利CN101746814A公開了一種制備四方相鈦酸鋇的生產工藝，但其制備方法為水熱法，對設備要求過高，流程繁雜且制得的產品顆粒較大，無法制得小于100nm的鈦酸鋇粉體。

中國專利CN102060325A公開了一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列的制備方法，但所得到的產品不是四方相鈦酸鋇粉體，且需要兩步水熱反應，反應條件復雜，操作繁瑣。

中國專利CN102584215A公開了一種分級多孔四方相的鈦酸鋇陶瓷材料的制備方法，但該方法需要制備納米空心球為燒結前驅體，過程復雜且煅燒溫度較高，制備的產物是分級多孔陶瓷。

中國專利CN1323759公開了一種納米級四方相鈦酸鋇粉末及制備方法。該方法采用價格低廉的氯化鋇、四氯化鈦作為水熱反應的鋇、鈦源，并引入氫氧化鈉為礦化劑。它包括預先將氯化鋇、四氯化鈦分別配成高濃度溶液并隨后混合，再加入氫氧化鈉配成流動性非常好的溶膠作為水熱反應混合物。將此混合物置入高壓防蝕反應釜中后升溫，使之達到所需的反應溫度240℃，維持該溫度12h后將產物過濾以及用去離子水洗滌，經干燥后即制備出單分散性的平均尺寸小于100nm的納米級四方相鈦酸鋇粉末。

中國專利CN101746814A提供一種制備四方相鈦酸鋇生產工藝，包括制備純水，生產氫氧化鈦沉淀；在異丙醇的介質下加氫氧化鋇，利用微波處理，得鈦酸鋇沉淀，通過洗滌得超細高純四方相產品。

中國專利CN102060325涉及一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列及其制備方法。為了克服現有技術中尚無四方相的鈦酸鋇納米棒陣列以及必須通過高溫煅燒處理，才能使鈦酸鋇材料晶體結構從立方相轉變為四方相的缺陷，提供了一種四方相鈦酸鋇納米棒陣列，其中單根納米棒為單晶結構，長度為200nm～10μm，直徑為50nm～250nm；還提供了一種制備四方相鈦酸鋇納米棒陣列的方法，即先在摻氟的二氧化錫導電玻璃上通過水熱反應生長二氧化鈦納米棒陣列，再通過第二步水熱反應，將二氧化鈦納米棒陣列轉化成本發明所述的鈦酸鋇納米棒陣列。

中國專利CN102584215A公開一種分級多孔四方相的鈦酸鋇陶瓷材料的制備方法，該方法首先制備碳酸鋇包覆二氧化鈦的納米空心球作為燒結前驅體，然后在溫度為900℃的馬弗爐中，直接煅燒該前驅體，就得到了分層多孔四方相的鈦酸鋇陶瓷。碳酸鋇包覆二氧化鈦的納米空心球燒結前驅體控制多孔陶瓷孔的生成，同時，燒結溫度影響孔徑的大小。當燒結溫度從900℃升到1100℃時，孔徑由幾百納米降到幾納米，陶瓷稠化度增加。