钛酸钡粉体的制备方法

陈代荣, 焦秀玲

2003年3月5日

2002年8月15日

2002年8月15日

山东大学

C04B35/462GK1400168SQ0213536

粉体 钛酸钡

1.一种BaTiO3粉体的制备方法，其特征是该制备方法利用四氯化钛和氯化钡或氢氧化钡作为主要原料，制得前驱体浆液，然后按比例向前驱体浆液中加入有机添加剂，而后装入反应釜中在预定温度和压力下进行水热反应，制得BaTiO3粉体，具体制备步骤如下(1)先制备前驱体浆液，它可由如下任一种方法得到前驱体浆液A首先按四氯化钛(TiCl4)与纯水重量之比为1∶(3～8)，将TiCl4慢慢加入去离子水中，得到TiOCl2水溶液，水冷并控制溶液温度不超过60℃，得到TiOCl2水溶液，反应容器与水吸收装置相接吸收TiCl4水解施放出的氯化氢气体，然后按Ti∶Ba摩尔比为1∶1.2，向TiOCl2的水溶液中加入BaCl2，并充分搅拌使其溶解，得均匀的混合溶液，然后向溶液中加入固体NaOH，用搅拌器充分搅拌打浆，并调节碱浓度为1.0～4.0mol/L，得前驱体浆液A；前驱体浆液B首先按前驱体A制备方法中所述配制TiOCl2溶液，然后将TiOCl2溶液在90℃～120℃下加热水解，形成白色沉淀，经过滤、洗涤得偏钛酸沉淀；然后按Ba∶Ti摩尔比为2～4，将Ba(OH)2与偏钛酸加入去离子水中充分搅拌打浆，使混合均匀，得前驱体浆液B；前驱体浆液C首先按前驱体B制备方法中所述制备偏钛酸，然后将BaCl2溶于去离子水中得氯化钡溶液，将氢氧化钠在搅拌下加入溶液中，沉出水合氢氧化钡沉淀，沉淀经过滤、洗涤后，按Ba∶Ti摩尔比为2～4，与偏钛酸一起加入去离子水中搅拌打浆，得前驱体浆液C；前驱体浆液D首先按前驱体浆液B制备方法中所述制备偏钛酸，然后将BaCl2溶于去离子水中得氯化钡溶液，按Ba∶Ti摩尔比1.2∶1，将偏钛酸加入氯化钡溶液中，并搅拌均匀，然后向溶液中加入NaOH调节体系中游离碱浓度为1.0～4.0mol/L，得前驱体溶液D；(2)制得前驱体浆液后，按有机添加剂和前驱体浆液体积比为1∶(6～20)的比例，向浆液中加入有机添加剂，并搅拌均匀，然后(3)将混合浆液装入反应釜中，进行加热，按1℃～5℃/分速度升温至140℃～260℃，恒温1～20小时，然后再冷却降至室温后，进行过滤、洗涤、干燥1～4小时，得到BaTiO3粉体2.根据权利要求书1所述的BaTiO3粉体的制备方法，其特征是所用有机添加剂可以是一元醇、多元醇、有机胺、酯等有机化合物，如乙醇、乙二醇、乙胺、三乙烯四胺、正己醇等3.根据权利要求1所述的BaTiO3粉体的制备方法，其特征是制得的BaTiO3粉体颗粒的晶型是立方相结构，颗粒外形为球形或近似球形，颗粒大小为20～200nm

本发明涉及一种钛酸钡(BaTiO3)粉体的制备方法，属于无机非金属材料领域制备BaTiO3的方法主要有①固相法，②共沉淀法，③溶胶-凝胶工艺，④金属有机化合物分解法，⑤水热法等其中固相法是以BaCO3和TiO2为原料，在高温(1050℃～1150℃)下焙烧得到BaTiO3粉体此方法工艺流程短、设备简单、原料易得、成本低廉，但原料混合不易均匀，产品粒度大、纯度低、性能不稳定而共沉淀法是首先得到在分子水平上均匀的共沉淀，然后洗涤、干燥、热解，该方法所得产品化学均匀性好，但由于也要经过一相对较高的分解温度，因此颗粒粒径及其均匀性、分散性均不稳定溶胶—凝胶法和金属有机化合物分解法热处理温度较低，所得产品粒度小、组成均匀，但生产成本较高水热法制备BaTiO3粉体是近年来发展起来的一条新的合成路线，它是通过在加热加压的条件下液相中成核、晶体生长过程而形成的，因此所得产品化学均匀性和形貌均一性都较较好，烧结活性高，但由于颗粒表面羟基的存在，粉体颗粒易团聚，分散性不好本发明的主要内容是由如下技术方案实现的利用四氯化钛和氯化钡或氢氧化钡以及有机添加剂作原料，在一定条件下进行水热反应制得超细BaTiO3粉体，具体制备方法如下首先，制备前驱体浆液，根据产品的不同要求，通过四种方法制备前驱体浆液(1)按四氯化钛(TiCl4)与纯水重量之比为1∶(3～8)，将TiCl4慢慢加入去离子水中，得到TiOCl2水溶液，水冷并控制溶液温度不超过60℃，得到具有一定浓度的TiOCl2水溶液，反应容器与水吸收装置相接吸收TiCl4水解释放出的氯化氢气体；然后按Ti∶Ba摩尔比为1∶1.2，向TiOCl2的水溶液中加入BaCl2，并充分搅拌使其溶解，得均匀的混合溶液；然后向上述前驱体溶液中加入固体NaOH，用搅拌器充分搅拌打浆，并调节碱浓度为1.0～4.0mol/L，即为前驱体浆液A；(2)按前驱体A制备方法中所述配制TiOCl2溶液，然后将TiOCl2溶液在90℃～120℃下加热水解，形成白色沉淀，经过滤、洗涤得偏钛酸沉淀；然后按Ba∶Ti摩尔比为2～4，将Ba(OH)2与偏钛酸加入去离子水中充分搅拌打浆，使混合均匀，得前驱体浆液B；(3)按前驱体B制备方法中所述制备偏钛酸，然后将BaCl2溶于去离子水中得氯化钡溶液，将氢氧化钠在搅拌下加入溶液中，沉出水合氢氧化钡沉淀，沉淀经过滤、洗涤后，按Ba∶Ti摩尔比为2～4，与偏钛酸一起加入去离子水中搅拌打浆，得前驱体浆液C；(4)按前驱体浆液B制备方法中所述制备偏钛酸，然后将BaCl2溶于去离子水中得氯化钡溶液，按Ba∶Ti摩尔比1.2∶1，将偏钛酸加入氯化钡溶液中，并搅拌均匀，然后向溶液中加入NaOH调节体系中游离碱浓度为1.0-4.0mol/L，得前驱体溶液D制得前驱体浆液后，按有机添加剂和前驱体浆液体积比为1∶(6～20)的比例，向浆液中加入有机添加剂，并搅拌均匀然后将混合浆液装入反应釜中，进行加热，升温速度为1℃～5℃/分，升温至140℃～260℃，恒温4～20小时，冷却降至室温后过滤、洗涤，于120℃干燥1～4小时，得到BaTiO3粉体所用有机添加剂可以为一元醇、多元醇、有机胺、酯等有机化合物，如乙醇、乙二醇、乙胺、三乙烯四胺、二乙烯三胺、正己醇等本发明方法制得的BaTiO3粉体的晶型是立方相结构，颗粒外形为均匀球形或近球形，颗粒大小为20～200nm，颗粒分布窄，分散性好，烧结活性高，具有良好的材料性能本发明提出的制备方法虽属于水热法制备BaTiO3粉体，但不同于已有的水热方法，其优点在于利用氯化物作原料，通过调节前驱体浆液的制备方法及加入有机添加剂的种类进行水热反应利用本发明方法得到的BaTiO3粉体的晶型是立方相结构，颗粒度为20～200nm，通过调节添加剂的种类和反应条件，可以调整产物的颗粒度分布，以及在不同溶剂中的分散性，颗粒均一性好，烧结活性高，具有较高的材料性能和化学活性，本发明方法易于大规模工业化生产