[發明專利]一種高軸率、高分散鈦酸鋇粉體的制備方法

在審

• 申請號: 202110956384.4
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113511673A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 羅國強;白羅;張穎;涂溶;沈強;李美娟;張聯盟
• 申請（專利權）人: 化學與精細化工廣東省實驗室潮州分中心
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 汕頭市南粵專利商標事務所(特殊普通合伙) 44301
• 代理人: 楊旭生

本發明公開了一種高軸率、高分散鈦酸鋇粉體的制備方法，包括如下步驟：制備鈦溶膠；制備鋇溶液；制備前驅體；封釜；水熱反應；沉淀；離心；烘干，最終獲得高軸率、高分散鈦酸鋇粉體。本發明的一種高軸率、高分散鈦酸鋇粉體的制備方法合成的粉體結晶好，分散性好，形貌規整，羥基缺陷少，不需要再燒過程即可獲得高軸率鈦酸鋇粉體。不需要昂貴的設備，能耗低、工藝條件容易控制、成本低廉，易于工業化生產，在微電子器件、電光器件、高介材料等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于鈦酸鋇納米粉體制備技術領域，具體地說，涉及一種高軸率、高分散鈦酸鋇粉體的制備方法。

背景技術

鈦酸鋇是一種重要的電子陶瓷材料，四方相鈦酸鋇由于具有高介電常數、低介電損耗、良好的壓性、鐵電性和熱電性而成為應用最廣的一種晶型。在目前電子器件小型化的大趨勢下，為了滿足器件的可靠性，保證較低鈦酸鋇粉體粒度的同時需要保持粉體較好的分散性能，較好的燒結性能。特別是對多層陶瓷片電容器(MLCC)來說，為了使器件在小型化的同時保證高電容體積效率和高穩定性，需要制備顆粒度更小、分散性更好、高軸率的鈦酸鋇粉體。此外，分散性好、高軸率的鈦酸鋇粉體較少的羥基缺陷使其具有良好的燒結性能，在較低的溫度下就能得到更加致密的陶瓷材料，具有更高的介電常數，獲得更高的電容體積效率和更好的器件的穩定性。

合成鈦酸鋇的方法主要包括固相法，溶膠凝膠法，共沉淀法和水熱法。傳統固相法以BaCO₃、TiO₂為原材料，在1000～1350℃燒結制得BaTiO₃，燒結過程中經過長時間高溫熱處理，導致粉體粒徑偏大且富含雜質。溶膠凝膠法和共沉淀法得到的粉體都需要經過再次熱處理才能得到較高四方相粉體，但是伴隨著粉體粒徑增加的缺陷。水熱法以其分子水平可控，合成粉體晶粒發育完整，產物雜質少等優點廣受青睞，但目前大多數水熱法合成的鈦酸鋇粉體四方率普遍較低，粉體分散度不佳。為此，研究者也采取了兩步法提高了粉體的軸率(最高達c/a＝1.0093)，但兩步法合成中引入分散劑的報道甚少，大多集中在一步水熱法用來改善粉體的分散性，因此，迫切需要改進制備方法來滿足小型化電子元器件對高性能粉體的需求。

CN 108394932 A公開了一種良好分散性亞微米級鈦酸鋇粉體的制備方法，旨在添加一定量的分散劑處理粉體表面實現良好分散性，但這中產品后處理的分散效率較低，燒結活性較低；CN104446445 A公開了一種單分散鈦酸鋇納米粉體的制備方法，主要采用壓濾對鈦源溶膠脫水分散，再與鋇源反應得到高分散鈦酸鋇粉體的方法，但這種方法沒有添加分散劑，分散效果有待改進；CN 101348938 A公開了納米鈦酸鋇粉體的制備方法，采用不同鈦源與添加劑(表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基三甲基氯化銨、三乙醇胺及有機溶劑如無水乙醇、異丙醇、丙酮)，在150～300℃下反應4～24h，最終制得尺寸為50～90nm且結晶好，分散好且分布窄的粉體，但是并沒有提及粉體的四方相參數；CN 1400168 A公開了鈦酸鋇粉體的制備方法，先利用四氯化鈦和氯化鋇或氫氧化鋇制備前驅體，在向前驅體中加入有機添加劑一元醇(無水乙醇)，多元醇(乙二醇，正丁醇)，有機胺(乙胺，二乙烯三胺)，在140～260℃下水熱1～20h，可獲得20～200nm分散性好，分布窄的粉體，但是粉體為立方相。CN 107151029 A公開了一種制備四方相鈦酸鋇粉體的溶膠-水熱法，將鋇鹽溶液與鈦酸四丁酯混合后得到溶膠，加入礦化劑形成前驅體再進行水熱反應得到60～120nm范圍四方相鈦酸鋇粉體，但具體四方率不詳。CN 105271378 A公開了一種高軸率的四方相鈦酸鋇的制備方法，先用溶劑熱在100～200℃保溫1～5h獲得30～60nm偽立方相的鈦酸鋇粉體，在經過600～900度煅燒可得到較高軸率的粉體，但沒有提及粉體的分布和分散性問題以及粉體后高溫處理步驟繁瑣且易引入雜質，CN105439196 A公開了一種高軸率鈦酸鋇粉體的低溫制備方法，采用氧化鋇和二氧化鈦作為鋇鈦源，氫氧化鉀為礦化劑，結合兩步水熱法，第一步低溫50～150℃、第二步200～260℃各自處理30～100h，最終可得到四方率較高c/a范圍在1.0067～1.0088，但沒有提及粉體的分散況且粉體的兩步法中每一步水熱法時間都相對較長。