【精品】共沉淀法制备BaTiO3
纳米粉末的制备方法
.化学制备法1.1化学沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、多元醇为介质的沉淀法、沉淀转化化、直接沉淀法[2]等。
1.11共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，使金属离子完全沉淀的方法称为共沉淀法。
共沉淀法可制备BaTiO3[3-5]、PbTiO3[6]等PZT系电子陶瓷及ZrO2[7,8]等粉体。
以CrO2为晶种的草酸沉淀法，制备了La、Ca、Co、Cr掺杂氧化物[9]及掺杂BaTiO3等。
以Ni(NO3)2·6H2O溶液为原料、乙二胺为络合剂，NaOH为沉淀剂，制得Ni(OH)2[10]超微粉，经热处理后得到NiO超微粉。
与传统的固相反应法相比，共沉淀法可避免引入对材料性能不利的有害杂质[11]，生成的粉末具有较高的化学均匀性，粒度较细，颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。
1.12均匀沉淀法在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现，称为均匀沉淀法。
本法克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性。
本法多数在金属盐溶液中采用尿素热分解生成沉淀剂NH4OH，促使沉淀均匀生成。
制备的粉体有Al、Zr、Fe、Sn的氢氧化物[12-17]及Nd2(CO3)3[18,19]等。
1.13xx沉淀法许多无机化合物可溶于多元醇，由于多元醇具有较高的沸点，可大于100°C，因此可用高温强制水解反应制备纳米颗粒[20]。
例如Zn(HAC)2·2H2O溶于一缩二乙醇(DEG)，于100-220°C 下强制水解可制得单分散球形ZnO纳米粒子。
又如使酸化的FeCl3---乙二醇---水体系强制水解可制得均匀的Fe(III)氧化物胶粒[21]。
1.14沉淀转化法本法依据化合物之间溶解度的不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚。
例如：以Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O为原料，分别以Na2CO3、NaC2O4为沉淀剂，加入一定量表面活性剂，加热搅拌，分别以NaC2O3、NaOH为沉淀转化剂，可制得CuO、Ni(OH)2、NiO超细粉末[22]。
【精品文章】钛酸钡BaTiO3粉体制备及应用剖析
钛酸钡BaTiO3粉体制备及应用剖析
BaTiO3材料是一类重要的电子陶瓷材料，具有良好的光、电及化学催化性能，被广泛应用于电子及微电子工业、能源开发、污染物处理等领域。
随着高纯超微粉体技术、厚膜与薄膜技术的发展和完善，BaTiO3材料体系围绕新材料的探索、传统材料的改性、材料与器件的一体化研究与应用等方面幵展了广泛的研宄，成为材料科学工作者十分活跃的研究领域。
1.BaTiO3晶体结构
钛酸钡又称偏钛酸钡，分子量为白色结晶粉末，溶于浓硫酸、盐酸和氢氟酸，不溶于稀硝酸、水和碱其熔点为1625℃，密度为6.02g/cm3，有毒性。
钛酸钡的晶体结构是典型的钙钛矿结构，具有理想的结构单胞，即立方对称性晶胞，如图1所示。
Ba2+和O2-共同按立方最紧密堆积的方式堆积成O2-处于面心位置的“立方面心结构”,而尺寸较小、电价较高的Ti4+则在八面体间隙中。
每个被Ba2+十二个O2-包围形成立方八面体，其配位数为12；每个Ti4+被六个O2-包围形成八面体,其配位数为6；在每个O2-周围有四个Ba2+和两个Ti4+。
图1 BaTiO3的钙钛矿晶体结构图
钛酸钡是典型的铁电材料，具有铁电性，在一定温度范围内具有自发极化现象，由于钛离子随温度变化自发极化方向不同，钛酸钡的晶型分为六方相、立方相、四方相、斜方相和菱形相五种，如图2所示。
其中三方晶系、斜方晶系、四方晶系称为铁电晶系，具有铁电性。
图2 BaTiO3的四种晶型
2.BaTiO3粉体制备。
3 化学法合成BaTiO3铁电材料
3 化学法合成BaTiO3铁电材料实验地点：李云强B503一、实验目的1. 掌握化学法的原理与制备过程2. 掌握BaTiO3铁电材料的性质二、实验原理钛酸钡(BaTiO3)是典型的铁电材料, 是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一。
如可用作制备多层电容器(MLCC)、正温度系数(PTC)热敏电阻、压电陶瓷等。
BaTiO3 陶瓷粉体传统的制备方法是以BaCO3和TiO2为原料, 在1 150 ℃以上的高温条件下经固相反应得到。
但由于该法存在高温焙烧过程, 制得的粉体粒径大且分布范围宽, 虽经反复研磨, 产物粒径也只能达到微米级, 从而严重影响了陶瓷的性能。
随着现代陶瓷日益向高精度、高可靠性和微型化方向发展, 对粉体的粒径、纯度、形貌提出了越来越高的要求, 传统的固相法已不能适应科技的发展。
为了解决这一问题, 人们开发出各种制备BaTiO3陶瓷粉体的方法, 如溶胶-凝胶法, 该法易实现多组分均匀混合, 但制备时间较长, 产量小, 难工业化;水热法合成BaTiO3可在较低温度下直接生成, 产物粒径小, 但该法存在反应较难, 晶化时间长;普通化学法具有工艺简单的优点, 其中草酸盐共沉淀法已在工业生产中获得应用。
用该法制得的BaTiO3粉体质量比传统的固相反应法有很大的提高, 因此，本次实验主要学习草酸盐做共沉淀的化学法制备BaTiO3。
实验原理如下;TiO2++Ba2++2C2H22++xH2O BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO(C2O4)2·4H2O BaTiO3 +2CO +2CO2 +4H2O三、实验药品所用试剂均为分析纯, 包括Ti(OC4 H9)4、Ba(Ac)2、BaCl2·2H2 O 、Ba(NO3)2、H2C2O4·2H2 O 、NH3·H2O 等。
四、实验步骤注：以下的实验操作必须在通风厨中操作，且不能将头对着烧杯添加药品！！需制备5g的BaTiO3，请计算各原料所需量。
共沉淀法生产三元前驱体工艺流程
共沉淀法生产三元前驱体工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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核–壳结构BaTiO3@Ag复合陶瓷的介电性能及阻抗谱
本工作通过化学沉淀法还原制备了金属 Ag 包 覆的“核–壳”结构 BaTiO3@Ag 复合陶瓷，研究了 Ag 包覆对 BaTiO3@Ag 复合陶瓷微观形貌、相结构以 及介电性能和高温介电弛豫的影响。
1 实验
1.1 样品制备 初 始 材 料 的 BaTiO3 粉 体 由 Ti(OC4H9)4 ，
Ba(OH)2·8H2O，KOH 在 200 ℃保温 24 h 水热制备 获得，平均尺寸为 80 nm。核–壳材料的制备以纳米 BaTiO3 粉体、分析纯 AgNO3 为原料。首先，用乙 醇和锆球作为球磨介质球磨 BaTiO3 粉体 15 h，得到 分散性良好的稳定悬浮液 A，按照 Ag 的包覆量 x%[x=0、1、3、5(质量分数)]添加不同量的 AgNO3， 具体为将 AgNO3 原料溶于一定量的去离子水中搅 拌 30 min 得到溶液 B。然后将 2 个溶液混合，磁力 搅拌 2 h 后，向混合液中逐滴加入氨水，调节溶液 的 pH 至 10，磁力搅拌 0.5 h，得到沉淀。随后静置 12 h，将浆料在烘箱 120 ℃干燥 10 h，最后在热重分 析确定的预烧温度 600 ℃保温 2 h 得到被 Ag 包覆的 BaTiO3 基粉体。包覆后的粉体用 7%的 PVB 溶液作 为黏合剂进行手工造粒、过筛，并于 15 MPa 压力下 用手动压机压片，得到 12 mm×1 mm 圆片样品。样 品在 120、250、550 ℃分别保温 2 h 排胶(升温速率 为 2 ℃/min)，最后于 1 250 ℃烧结 2 h 后随炉冷却得 到陶瓷样品 BT (x=0)、样品 BTA–1 (x=1%)、样品 BTA–2 (x=3%)和 BTA–3 (x=5%)。陶瓷片双面抛光 涂覆银浆后在 700 ℃保温 30 min 被银得到介电温谱 与阻抗谱测试样品。 1.2 样品表征
BaTiO3PPT精选文档
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2、除铁
制备粉料时往往混入铁质，常采用电 磁除铁器除去其中的铁质。电磁除铁 器有干式和湿式。
3、过滤
一般采用压滤的方法除去湿法细磨 浆料中的水。
困料
困料是为使压滤出来的泥饼水分分 布均匀，常把泥饼放在避光、空气 不流通的室内或密闭容器内，保持 10一20天。
练泥
经过压滤、困料的坯料组织疏松、不均匀，含有大量的气 泡，可塑性降低，挤压成型性差。采用练泥的方法可除去 坯料中的气泡，提高其均匀性和致密度。
5
钛酸钡材料的特点
BaTiO3的很高。a轴方向与c轴方向的巨大差异表明：在 电场作用下， BaTiO3中的离子沿a轴方向具有更大的可动 性。
相变温度附近， 均具有峰值，在TC下的最高。说明相 变温度附近，离子具有较大可动性，在电场作用下易于 使晶体中的电畴沿电场方向取向。
与相变的热滞现象相对应， 随温度变化时也存在热滞现 象，在四方 斜方相变温度及斜方 菱形相变温度附 近表现得很明显。
0.10
Temperature / 0C
104 0.12
Qi Jianquan, Chen Wanping, Zhang Zhongtai and Tang Zilong, Acceptor compensation in (Sb,Y)-doped semiconducting Ba 1-x SrxTiO3, 2J0. Mater. Sci., Vol.32, p713-717, 1997
压峰效应
压峰效应是为了降低居里点处的介电常数的峰值，即 降低ε-T非线性，也使工作状态相应于ε-T平缓区。 例如在BaTiO3中掺入CaTiO3可使居里峰值下降。 常用的压峰剂（或称展宽剂）为非铁电体。如在 BaTiO3掺入Bi2/3SnO3，其居里点几乎完全消失，显示 出直线性的温度特性，可认为是加入非铁电体后，破 坏了原来的内电场，使自发极化减弱，即铁电性减小。
共沉淀法的原理和样品制备技巧
共沉淀法的原理和样品制备技巧共沉淀法是一种常用的化学实验方法，用于制备纯度高、晶体结构良好的固体样品。
本文将介绍共沉淀法的原理以及一些样品制备的技巧。
一、原理共沉淀法是指通过两种或多种溶液混合反应，引起其中一种或多种阳离子和阴离子发生共沉淀现象，从而得到固体沉淀物的方法。
其原理是基于溶液中溶质与溶剂之间的反应产物溶解度的差异，通过调节溶液条件来促使所需溶质在溶液中形成沉淀。
在共沉淀法中，通常需要控制反应溶液的温度、pH值和离子浓度等参数。
通过优化这些条件，可以实现溶质的选择性沉淀。
此外，还可以通过添加络合剂、分散剂或表面活性剂等来调控溶解度和沉淀物的粒径，从而提高样品制备的质量。
二、样品制备技巧1. 选取适宜的反应体系选择适合共沉淀法的反应体系非常重要。
通常需要考虑溶质的溶解度、稳定性和生成沉淀的速度等因素。
同时，也要注意反应体系中其他离子的干扰，尽量减少或避免其他离子的共沉淀。
2. 调节溶液条件在制备样品时，可以通过调节溶液的pH值、温度和离子浓度等参数来控制沉淀物的形成。
例如，可以使用酸或碱来改变溶液的pH值，通过调整酸碱度来控制目标物质的沉淀。
3. 添加络合剂或分散剂有些情况下，溶质在溶液中的溶解度较高，很难通过共沉淀法获得理想的沉淀物。
此时，可以考虑添加适量的络合剂或分散剂来控制溶解度。
络合剂能与目标物质形成络合物，减少其在溶液中的溶解度；分散剂则可以分散沉淀物，使其在溶液中保持分散状态。
4. 控制沉淀物的粒径沉淀物的颗粒大小对于样品的性质具有重要影响。
可以通过控制反应溶液的搅拌速度、温度和沉淀物的陈化时间等参数，来调节沉淀物的粒径。
此外，还可以添加表面活性剂等辅助剂，来控制沉淀物的形貌和粒径分布。
5. 沉淀物的分离和干燥在样品制备完成后，需要对沉淀物进行分离和干燥，以得到固体样品。
常用的分离方法包括离心、过滤和洗涤等。
对于特殊的样品，还可以利用溶胶-凝胶方法或高温固相法进行沉淀物的煅烧和转化。
三元材料 共沉淀法 泵
三元材料共沉淀法泵三元材料是指由三种及以上元素组成的化合物，这类材料拥有高效催化、电化学储能、光催化分解有机污染物等特点，被广泛应用于环境保护、新能源等领域。
其中，共沉淀法是制备三元材料的一种有效方法，而泵则是共沉淀法制备三元材料中必不可少的设备。
一、共沉淀法制备三元材料共沉淀法是指将三元以上的原料在化学反应过程中形成所需的物质，在共沉淀的过程中同时将三元物质以准确的比例混合，形成固体材料。
该方法具有简单、快速、易于控制成分和性能的优点，适合制备小粒径、均匀性好的纳米材料。
在制备三元材料时，理想的反应条件应满足：化学反应要快速进行且产物应有良好的结晶度；产物的组分应准确控制；产物微细度和分散度要好；产物应有高晶格度和均匀的催化剂单元。
通常，共沉淀法选择化学物质的共溶性好、稳定性高、生成剖面尖锐的化合物，并在较窄的工艺条件下实施反应。
二、泵在共沉淀法制备三元材料中的应用与传统的搅拌反应装置相比，泵具有很多优势，如体积小、重量轻、易于运输和维修、支持自动化生产等。
因此，泵在共沉淀法制备三元材料中的应用也越来越普遍。
泵的应用可以实现底部搬运物料，避免了搅拌装置强制性到底部的损坏，使反应物质更加均匀，并且可以使物料在反应过程中不断地与新鲜的反应液相混合，以保证反应过程的均匀性，减少物料的结块。
因此，泵在共沉淀法制备三元材料时，可以保证结晶度和远高于其他方法。
除此之外，在混合过程中加入合适的浓缩剂、表面活性剂和催化剂等，可以通过泵进行连续反应，得到高纯度、高晶体度、高均匀性的三元材料。
三、共沉淀法结合泵的三元材料制备流程1、准备反应设备：准备反应釜、泵、浓缩器、真空系统等。
2、准备反应原材料：根据所需三元材料组成，按照一定的比例混合原材料。
3、开泵进料：将原材料通过泵引入到反应釜内进行反应，同时加入浓缩剂、表面活性剂和催化剂等。
4、连续搅拌混合：将反应物混合均匀，可以通过搅拌实现。
由于泵搬运的物料已经处于动态状态，因此在反应过程中不需要特别的搅拌力。
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了高纯、 超细和均匀化的要求， 多种制备方法的取得了很大进展， 如溶胶 - 凝胶法、 水热法、
化学沉淀法和微乳液法等。 化学城沉淀法因具有条件温和、 分体性能优异等特点而得到广发
关注。其中共沉淀法从工艺条件、 经济成本、 分体性能综合考虑， 为制备碳酸钡的较好方法。
用共沉淀法制备纳米 BaTiO 3 粉体的工艺是从对应水热法的工艺演变而来的。共沉淀法
平衡及其反应常数 lgk 1=1.25 lgk 2=-4.27 lg β1=6.6 lg β2=9.9 lgk sp =-29
适当比例的 TiCl 4 溶液与 BaCl 2的溶液混合， 加入添加剂后倒入 BaOH溶液中产生沉淀，
反应机理及工艺流程如下： BaCl 2（ aq） +TiCl 4（aq ） +6NaOH （ aq ）→BaTiO 3(s ） +3H 2O(l ） +6NaCl （ aq） 原理图如图 1.1 所示：
搅拌，得到白色配合物沉淀； 然后将草酸配合物沉淀置入一定温度下的水浴中陈化几个小时；
然后把配合物抽滤、清洗干净，用乙二醇分散，最后把所得配合物放在
80 ℃左右的烘箱中
烘干，用 TG-DTA确定煅烧工艺，如图 1.2 所示。
TiCl 4
BaCl 2
白色沉淀 陈化
加硝酸钡溶液
清洗
分散
干燥（ 80℃）
煅烧 图 1.2 草酸盐共沉淀法制备 BaTiO 3 粉体工艺流程图
TiCl 4
BaCl 2
混合溶液
添加剂
磁力搅拌
NaOH 溶液
加热
过滤、洗涤
BaTiO 3 图 1.1 BaTiO 3 粉体制备工艺流程图
三、实验设备及材料
1. 实验设备： X 射线衍射仪，扫描电子显微镜，拉曼光谱仪，电感耦合等离子发射光谱 仪（ ICP-AES) 。
2. 实验材料：二水氯化钡，四氧化钛，八水氧氯化锆， 氢氧化钠， 二水合柠檬酸三钠， 草酸，钛酸丁酯，硝酸钡，二氧化钛，碳酸钡，氨水，乙二醇，乙醇。
生沉淀反应生产 BaTiO(C2O4）2 4H2O沉淀，经过滤、洗涤、干燥。煅烧，制得 BaTiO 3 粉体，
但是这种方法引起的 Ti/Ba 波动较大，不能保证其化学组成，同时，还存在团聚。本实验选
择采用改进的草酸盐共沉淀法和 NaOH 共沉淀法制备 BaTiO 3 粉体。
改进的草酸盐共沉淀法的制备原理：利用在钛酸丁酯溶液中，
2+
TiO 与 H2C2O4 在一定条件
下形成
TiO(C
2O4)
22
配合粒子的特点，
先形成络离子，
再使它与
Ba2+反应生成
BaTiO(C2O4）2 4H2O
前驱体，然后经过滤、洗涤、干燥、煅烧得到
BaTiO 3 超细粉体。此过程相对于传统的草酸
氧钛沉淀法，具有操作简单，操作条件的微小变化不会造成产物 TiO2+ 和 BaTiO3 体系中涉及反应式如表 低时，需要更高的 pH 值使之沉淀完全。同时应避免 CO 2
的存在，因为 BaCO 3 较 BaTiO3 稳定。
传统的钛酸被共沉淀法采用的是草酸共沉淀法， 草酸盐共沉淀法已经工业化生产， 是将
TiOCl 2 和 BaCl 2 的混合溶液在室温下加入到草酸溶液中，并加入表面活性剂，不断搅拌，发
ICP-AES 标定。使用已
标定浓度的 BaCl 2 溶液和 TiCl 4 溶液，配制指定浓度和 [Ba]/[Ti] 比的钡钛前驱体溶液。
2. 沉淀反应：将 NaOH 溶液在恒温油浴中预热到指定温度，快速将钡钛前驱体溶液
倒入 NaOH 溶液中，并不断搅拌一定时间得到白色沉淀物。 3. 洗涤沉淀： 使用蒸馏水洗涤所得沉淀至 pH 值为中性， 并检测 Cl - 含量， 将洗涤干净
（三）纳米 BaTiO3 结构表征
1. 成分与物相检测：利用 XRD检测产物成分，并得出物相。 2. 形貌分析：利用 SEM对纳米 BaTiO 3 表面形貌和晶粒尺寸进行分析。
3. 物相分析：利用拉曼光谱进一步对产物进行物相分析。 4. 成分分析：利用电感耦合等离子发射光谱仪对产物进一步分析。
五、实验结果与讨论
四、 实验内容与步骤
（一） BaTiO3 微粉的 NaOH共沉淀法制备
1. 配制溶液： 在通风橱中， 用移液管抽取一定量的 TiCl 4 液体， 缓慢滴入置于冰水浴的
烧杯中稀释并不断搅拌。 BaCl 2 和 NaOH 溶液的配制相对简单， 用电子天平称取一定量的固
体，放入烧杯中加水溶解并不断搅拌直至完全溶解。溶液的浓度用
实验 1 共沉淀法制备 BaTiO 3
一、实验目的
1. 掌握纳米材料的共沉淀制备技术。 2. 掌握利用 XRD的物相和成分分析的方法。
二、实验原理
钛酸钡（ BaTiO 3）具有强介电、压电、铁电和正温度系数效应等优异的电学性能，是
电；器件的制造。近年来，随着电子元件的高精度、高可靠性和小型化，对钛酸钡粉体也有
制备纳米 BaTiO3 粉体，不需要加额外压强， BaTiO 3 粉体可以在 90℃ 下得到，即纳米 BaTiO 3
粉体可以在常压低温下得到。 溶液的 pH值和 CO2 分压是两个非常重要的热力学变量。 BaTiO 3 的溶解性强烈依赖于 pH 值， 90℃下，当 [Ba ]=10 -6 mol/L 时，完全沉淀 BaTiO 3 需要 pH 值≥4 ；当 [Ba ]=10 -1 mol/L 时，完全沉淀 BaTiO3 需要 pH 值 ≥11。温度的降低使溶解度曲线
Ba/Ti 波动大的优点。在
表 1.1 TiO 和 2+ H2C2O4 体系中反应及反应常数
化学反应式
H2C2O4=HC2O4- +H+
HC2O4-
=C2
O4
+H+
TiO 2++HC2O4- =TiOC2 O4
TiO
2++2C2
O 24
=TiO(C O 2 4)
22
TiO 2++2OH-=TiO(OH) 2
的沉淀转移至烧杯中。 4. 烘干：将沉淀置于烘箱中，在 80℃下烘干 12 小时。然后用玛瑙研钵磨碎并转移至
样品袋中待测。
（二） BaTiO3 微粉的改进草酸盐共沉淀法制备
本实验用氨水调节草酸溶液 pH≈3，把钛酸丁酯的醇溶液缓慢加入其中，边搅拌边调节
控制溶液的 pH 值，待搅拌均匀；之后把硝酸钡溶液以一定的速度加入上述溶液中，并不断