專利名稱：一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鋇粉體的制備方法，尤其是涉及一種超細(xì)髙純立方相鈦酸鋇粉體的微波液相合成，屬于電子陶瓷粉體材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦酸鋇(簡(jiǎn)稱BT)是電子陶瓷工業(yè)領(lǐng)域一種重要的基礎(chǔ)電子材料，由于其具有高介電常數(shù)，良好的鐵電、壓電、耐壓及絕緣等性能，被廣泛地用于制作多層陶瓷電容器(簡(jiǎn)稱MLCC)、熱敏電阻、壓電陶瓷和光電器件等。隨著電子元器件朝"微型化"、"大容量"等方向發(fā)展，高純、超細(xì)、粒徑均勻的鈦酸鋇粉體材料是實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展方向的關(guān)鍵性材料。
微波輔助液相合成鈦酸鋇粉體的方法已有報(bào)道。專利CN 1865154A報(bào)道了一種微波法制備立方相鈦酸鋇的方法釆用氯化鈦、氯化鋇為原料，氫氧化鈉提供堿性反應(yīng)條件，反應(yīng)20-30min可得到立方相鈦酸鋇。該法由于使用了NaOH,會(huì)導(dǎo)致鈦酸鋇粉體中的Na+含量較高，粉體洗滌純化困難，因而嚴(yán)重影響鈥酸鋇粉體的性能。專利CN 100369862C報(bào)道了一種微波水熱合成裝置及其合成四方相鈥酸鋇的方法。該法反應(yīng)溫度至少為20(TC,且需耐較高正壓的微波反應(yīng)條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高純立方相鈦酸鋇粉體的液相合成方法，該方法反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時(shí)間短、粒徑可控、產(chǎn)品純度高。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，主要原料為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯、八水氫氧化鋇、硝酸，利用微波輔助加熱、在較低溫度下、通過(guò)較短的反應(yīng)時(shí)間合成得到不同粒徑規(guī)格的鈦酸鋇粉體，具體工藝步驟如下
1) 鈦源水解鈦源為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯，加入純水水解，伴隨快速攪拌，得到白色或淺黃色水解產(chǎn)物；
2) 水解產(chǎn)物洗滌將上述反應(yīng)得到的水解產(chǎn)物用純水進(jìn)行洗滌，得到水解產(chǎn)物高濃度料漿或?yàn)V餅；
3) 鈦源將上述產(chǎn)物料漿或?yàn)V餅用高純水重新打漿分散，加入硝酸進(jìn)行膠溶處理，得到澄清溶膠體系；
4) 將高純Ba(OH)2WH20在帶攪拌系統(tǒng)的微波反應(yīng)釜中于純水中充分溶解，
得到氫氧化鋇溶液；
5) 合成反應(yīng)將步驟3)中得到的溶膠產(chǎn)物加入到步驟4)裝有氫氧化鋇溶液的微波反應(yīng)釜中，密閉反應(yīng)釜，通入惰性氣體或氮?dú)猓訜嶂?0-10(TC開(kāi)始
.反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)東后即可得到含鈦酸鋇顆粒的料漿；
6) 將上述反應(yīng)得到鈦酸鋇料漿用高純水沉降洗滌或?yàn)V洗數(shù)次后干燥，即可得到高純立方相鈥酸鋇粉體。
本發(fā)明的技術(shù)方案還有
步驟l)的水解過(guò)程中鈦源與純水的質(zhì)量比為不小于l: 5,優(yōu)選l: 7-12，反應(yīng)溫度不超過(guò)4(TC, pH值為3-7。
步驟3)的膠溶處理過(guò)程中，水解產(chǎn)物(以鈦計(jì))與硝酸摩爾比為0.3-0.7，優(yōu)選0.4-0.6;膠溶溫度50-9(TC,優(yōu)選60 80。C;膠溶時(shí)間為10min ~ 8h,優(yōu)選0. 5 ~ 3h;溶膠體系pH為0. l-3 ( 5(TC ),優(yōu)選0. 5 ~ 1. 5 ( 50。C );整個(gè)過(guò)程中一直伴隨劇烈攪拌。步驟4)中，髙純Ba(OH)2'8HW的鋇與鈦元素的摩爾比為(1.3 3. 0): 1, 優(yōu)選(1.5-3. 0): 1;溶解溫度為60 - 90'C;最終氫氧化鋇溶液濃度為0. 5 ~ 3. 3mol/L。
步驟5)中溶膠加入和反應(yīng)過(guò)程中都伴隨快速攪拌，微波反應(yīng)釜功率為 0-3. 0KW，容積為2. 5L。
反應(yīng)體系采用微波輔助加熱，反應(yīng)條件為常壓、70~100°C、反應(yīng)時(shí)間0.5~ 3h,得到粒度均勻、分散性好、鋇鈦比可調(diào)、碳酸鹽含量較低的高純鈦酸鋇粉體， 優(yōu)選反應(yīng)溫度為80-9(TC。
可以合成得到比表面積在5~60m2/g、 一次粒徑在200 ~20nm、鋇鈦摩爾比 =1.000 ± 0.002、球形度較好的立方相鈦酸鋇粉體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時(shí)間短，粒徑可控， 產(chǎn)品純度高，操作簡(jiǎn)單。


圖1是實(shí)施例1所得樣品的掃描電鏡照片。 圖2是實(shí)施例1所得樣品的XRD圖。 圖3是實(shí)施例2所得樣品的掃描電鏡照片。 圖4是實(shí)施例2所得樣品的XRD圖。 圖5是實(shí)施例3所得樣品的掃描電鏡照片。 圖6是實(shí)施例3所得樣品的XRD圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)稱取113.68g分析純鈦酸四異丙酯，伴隨快速攪拌，將其在盛有2L純 水的燒杯中水解，攪拌10rain后，將水解產(chǎn)物抽濾洗滌。將該水解產(chǎn)物在燒杯中用純水重新分散稀釋到體積為600ml，加入濃度65%的分析純硝酸19g，并補(bǔ)水 到體積為1L。然后伴隨快速攪拌，將上述料漿升溫，于6S'C保溫50min,得到 透明溶膠。
(2) 在容量為2. 5L微波反應(yīng)釜中加入400ml純水，利用微波加熱到85°C， 稱取八水氫氧化鋇(純度〉98wty。) 257g加入釜中，并開(kāi)啟攪拌輔助氫氧化鋇溶 解，并補(bǔ)水到體積為1L,配制成接近透明的氫氧化鋇溶液。
(3) 在攪拌條件下，將(l)得到的透明溶膠迅速加入到微波釜中的氫氧化鋇 溶液中，密閉反應(yīng)釜，通入N2，在85'C反應(yīng)3h。
(4) 反應(yīng)完畢，卸料，洗滌，干燥即可得到比表面積=5. 37m2*g-l、粒徑約 200nm、 Ba/Ti=l. 0008、粒徑非常均勻的高純立方相鈦酸鋇粉體。
實(shí)施例2
(1) 稱取284g分析純鈦酸四異丙酯，伴隨快速攪拌，將其在盛有5L純水的 燒杯中水解，攪拌10min后，將水解產(chǎn)物抽濾洗滌。將該水解產(chǎn)物在燒杯中用純 水重新分散稀釋到體積為900ml,加入濃度65%的分析純硝酸47g,并補(bǔ)水到體 積為1L。然后伴隨快速攪拌，將上述料漿升溫，于65'C保溫3 h,得到透明溶 膠。
(2) 在容量為2. 5L微波反應(yīng)釜中加入700ml純水，利用微波加熱到85°C， 稱取八水氫氧化鋇(純度〉98wty。) 643g加入釜中，并開(kāi)啟攪拌輔助氫氧化鋇溶 解，并補(bǔ)水到體積為1L,配制成接近透明的氫氧化鋇溶液。
(3) 在攪拌條件下，將(l)得到的透明溶膠迅速加入到微波釜中的氫氧化鋇 溶液中，密閉反應(yīng)釜，通入N2，在85。C反應(yīng)30min。
(4) 反應(yīng)完畢，卸料，洗滌，干燥即可得到比表面積-30m2'g-l、粒徑約40mn、 Ba/Ti=0. 9990粒徑非常均句的高純立方相鈥酸鋇粉體。實(shí)施例3
(1) 稱取454g分析純鈦酸四異丙酯，伴隨快速攪拌，將其在盛有10L純水 的反應(yīng)罐中水解，攪拌10min后，將水解產(chǎn)物抽濾洗滌。將該水解產(chǎn)物在燒杯中 用純水重新分散稀釋到體積為1L,加入濃度65y。的分析純硝酸76g,并補(bǔ)水到體 積為1.1L。然后伴隨快速攪拌，將上述料漿升溫，于65'C保溫3h,得到透明溶 膠。
(2) 在容量為2.5L微波反應(yīng)釜中中加入1L純水，利用微波加熱到85'C， 稱取八水氫氧化鋇(純度〉98wty。) 1029g加入釜中，并開(kāi)啟攪拌輔助氫氧化鋇溶 解，并補(bǔ)水到體積為1.1L,配制成接近透明的氫氧化鎮(zhèn)溶液。
(3) 在攪拌條件下，將(l)得到的透明溶膠迅速加入到微波釜中的氫氧化鋇 溶液中，密閉反應(yīng)釜，通入N2，在85'C反應(yīng)30min。
(4) 反應(yīng)完畢，卸料，洗滌，干燥即可得到比表面積-57m2'g-l、粒徑約20nm、 Ba/Ti=0. 9984、粒徑非常均勾的高純立方相鈦酸鋇粉體。
權(quán)利要求
1、一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特征在于主要原料為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯、八水氫氧化鋇、硝酸，利用微波輔助加熱、在較低溫度下、通過(guò)較短的反應(yīng)時(shí)間合成得到不同粒徑規(guī)格的鈦酸鋇粉體，具體工藝步驟如下1)鈦源水解鈦源為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯，加入純水水解，伴隨快速攪拌，得到白色或淺黃色水解產(chǎn)物；2)水解產(chǎn)物洗滌將上述反應(yīng)得到的水解產(chǎn)物用純水進(jìn)行洗滌，得到水解產(chǎn)物高濃度料漿或?yàn)V餅；3)鈦源將上述產(chǎn)物料漿或?yàn)V餅用高純水重新打漿分散，加入硝酸進(jìn)行膠溶處理，得到澄清溶膠體系；4)將高純Ba(OH)2·8H2O在帶攪拌系統(tǒng)的微波反應(yīng)釜中于純水中充分溶解，得到氫氧化鋇溶液；5)合成反應(yīng)將步驟3)中得到的溶膠產(chǎn)物加入到步驟4)裝有氫氧化鋇溶液的微波反應(yīng)釜中，密閉反應(yīng)釜，通入惰性氣體或氮?dú)?，加熱?0-100℃開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即可得到含鈦酸鋇顆粒的料漿；6)將上述反應(yīng)得到鈦酸鋇料漿用高純水沉降洗滌或?yàn)V洗數(shù)次后干燥，即可得到高純立方相鈦酸鋇粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于步驟5)中溶膠加入和反應(yīng)過(guò)程中都伴隨快速攪拌，微波反應(yīng)釜功率為 0-3. OKW,容積為2. 5L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于步驟l)的水解過(guò)程中鈦源與純水的質(zhì)量比為不小于l: 5,優(yōu)選1: 7-12， 反應(yīng)溫度不超過(guò)40'C, pH值為3-7。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于步驟3)的膠溶處理過(guò)程中，水解產(chǎn)物(以鈦計(jì))與硝酸摩爾比為0.3~ 0.7，優(yōu)選0.4-0.6;膠溶溫度50 9(TC,優(yōu)選60 80。C;膠溶時(shí)間為10min-8h，優(yōu)選0. 5 ~ 3h;溶膠體系pH為0.1-3 ( 50°C ),優(yōu)選0. 5 ~ 1. 5 ( 50°C );整個(gè)過(guò)程中一直伴隨劇烈攪拌。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于步驟4)中，高純Ba (0H) 2'8H20的鋇與鈦元素的摩爾比為(1.3-3.0): 1,優(yōu)選(1.5~3. 0): 1;溶解溫度為60 ~ 9(TC;最終氫氧化鋇溶液濃度為0.5-3. 3mol/L。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于反應(yīng)體系采用微波輔助加熱，反應(yīng)條件為常壓、70 - 100'C、反應(yīng)時(shí)間 0.5~3h，得到粒度均勾、分散性好、鋇鈦比可調(diào)、碳酸鹽含量較低的高純鈦酸 鋇粉體，優(yōu)選反應(yīng)溫度為80-9(TC。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，其特 征在于可以合成得到比表面積在5~60m2/g、 一次粒徑在200 ~20nm、鋇鈥摩爾 比=1. 000 ± 0. 002、球形度較好的立方相鈦酸鋇粉體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高純鈦酸鋇粉體的微波液相合成方法，主要原料為鈦酸四異丙酯或正鈦酸四丁酯、八水氫氧化鋇、硝酸，利用微波輔助加熱、在較低溫度下、通過(guò)較短的反應(yīng)時(shí)間合成得到不同粒徑規(guī)格的鈦酸鋇粉體，具體工藝步驟如下1)鈦源水解；2)水解產(chǎn)物洗滌；3)鈦源；4)將高純Ba(OH)2·8H2O在帶攪拌系統(tǒng)的微波反應(yīng)釜中于純水中充分溶解，得到氫氧化鋇溶液；5)合成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即可得到含鈦酸鋇顆粒的料漿；6)將上述反應(yīng)得到鈦酸鋇料漿用高純水沉降洗滌或?yàn)V洗數(shù)次后干燥，即可得到高純立方相鈦酸鋇粉體；該方法反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時(shí)間短、粒徑可控、產(chǎn)品純度高。
文檔編號(hào)C04B35/626GK101643358SQ20091001769
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者宋錫濱, 兵 張, 曦 張 申請(qǐng)人:山東國(guó)瓷功能材料有限公司