钛酸钡的制备工艺以及制备方法样本
钛酸钡陶瓷制备实验报告(3篇)
第1篇实验目的本实验旨在了解钛酸钡陶瓷的制备过程，掌握固相反应法合成钛酸钡陶瓷的实验步骤，并通过对实验结果的分析，探讨影响钛酸钡陶瓷性能的关键因素。
实验原理钛酸钡（BaTiO3）是一种具有钙钛矿结构的压电陶瓷材料，广泛应用于电容器、传感器、换能器等领域。
钛酸钡陶瓷的制备主要通过固相反应法，即利用高温使钡源和钛源发生化学反应，生成钛酸钡晶体。
实验材料1. 纯度≥99.9%的钛酸钡原料2. 纯度≥99.9%的钡源3. 纯度≥99.9%的钛源4. 纯度≥99.9%的氧化铝（Al2O3）作为助熔剂5. 砂轮研磨机6. 高温炉7. 精密天平8. 精密移液器9. 烧结炉10. 显微镜11. X射线衍射仪（XRD）实验步骤1. 原料准备：称取适量的钛酸钡原料、钡源、钛源和氧化铝，精确至0.01g。
2. 原料混合：将称取好的原料放入球磨罐中，加入适量的去离子水，开启砂轮研磨机进行球磨，时间为2小时。
3. 干燥：将球磨后的浆料在60℃下干燥12小时，得到干燥的粉体。
4. 压制成型：将干燥后的粉体进行压制成型，得到尺寸为10mm×10mm×1mm的陶瓷片。
5. 烧结：将陶瓷片放入高温炉中，在1300℃下烧结2小时。
6. 性能测试：对烧结后的钛酸钡陶瓷进行XRD分析，测定其物相组成；使用显微镜观察其微观结构；测量其介电常数和介电损耗。
实验结果与分析1. XRD分析：通过XRD分析，发现钛酸钡陶瓷主要成分为BaTiO3，没有其他杂质相生成。
2. 微观结构：通过显微镜观察，发现钛酸钡陶瓷晶粒尺寸均匀，分布良好。
3. 介电常数和介电损耗：测量结果表明，钛酸钡陶瓷的介电常数为3450，介电损耗为1.89%，满足实验要求。
结论本实验采用固相反应法成功制备了钛酸钡陶瓷，实验结果表明，该方法能够得到物相组成单一、微观结构良好的钛酸钡陶瓷。
通过调整原料配比、球磨时间、烧结温度等因素，可以进一步优化钛酸钡陶瓷的性能。
钛酸钡粉体制备
钛酸钡纳米粉体的制备方法摘要：钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料，本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业，如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。
关键词：钛酸钡；粉体;制备方法；1.引言钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。
制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。
所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直是各国科学家的研究重点。
钛酸钡的应用越来越广泛。
目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。
2.钛酸钡粉体的制备工艺2.1固相研磨-低温煅烧法传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。
朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃2.2水热法合成水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。
由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。
水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。
两步法制备钛酸钡
! 实验部分
! + ! 阳极氧化法制备氧化钛纳米管阵列 高纯钛片 （ ! ") )@ ! ") )@ " + 7) )， 0 0 + 0 %） 由西北有色金属研究院提供，进行阳极氧化前钛片 经# " "目， ! 6 " "目， $ " " "目金相砂纸研磨，然后用 " A " 7# ) 氧化铝抛光至镜面亮度，再在丙酮和去离 子水中超声清洗，以铂片 （6 " ") )@6 ") )@" + ! 为对电极， 电极间距为6 以! ) )） ") )， %& ’ 水溶 液为电解质进行阳极氧化。所用试剂均为分析纯， 阳极氧化采用恒压模式在室温进行，反应过程中同 时进行磁力搅拌，阳极氧化后试样用去离子水超声 清洗、干燥、表征、备用。 ! + 6 水பைடு நூலகம்法制备钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡纳米管 阵列
［ ］ A @ 物薄膜厚度不断改变而造成 。随后的电流迅速的
B 结果与讨论
B / A 氧化钛纳米管阵列的制备 图A是在A C" D 溶液中， B %E 条件下恒压阳 极氧化钛片 A F, 3 ’ 后得到的氧化钛纳米管阵列的 表面和断面扫描电镜照片。可见在此条件下可形成 大面积均匀分布的氧化钛纳米管阵列 （图 A （ ） ） ，纳 & 米管直径! A % %’ ,，管壁厚约! A F’ ,，长度约 B % % ’ ,。调整不同的阳极氧化条件可以制备不同直径和 厚度的氧化钛纳米管状结构，在适当实验条件下， 可制备得到管径A % ! A % %’ ,，长度A % % ! G % %’ ,的 氧化钛纳米管阵列。 图B是恒压阳极氧化过程中电流密度随时间的 变化曲线。从图 B 可知在阳极氧化过程中，电流密 度在最初几秒钟内迅速下降，然后经历快速增长和 缓慢下降过程后，达到一个相对稳定状态。最初的 电流密度迅速下降是由于在电场作用下形成致密氧 化物薄膜导致电阻急剧增大而造成，致密氧化物形
钛酸钡生产工艺
钛酸钡生产工艺
钛酸钡是一种重要的无机化工原料，主要用于制备电子陶瓷材料、电容器等。
下面介绍钛酸钡的生产工艺。
钛酸钡的生产工艺主要包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
首先，钛酸的制备。
钛酸可通过钛酸酯的水解反应制备得到。
一般将钛酸酯溶解在适量的有机溶剂中，加入适量的氢氧化钠或氢氧化铵作为催化剂，然后进行加热反应。
反应结束后，用水稀释并过滤得到钛酸。
然后，将制备好的钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡。
反应一般在高温下进行，首先将钛酸和氧化钡混合均匀，然后放入高温炉中加热。
反应过程中，钛酸与氧化钡发生化学反应生成钛酸钡。
反应结束后，将产物冷却并过滤，然后用水洗涤去除杂质，最后将产物干燥得到钛酸钡。
在实际生产中，为了提高反应效率和产物纯度，还可以采用其他一些辅助工艺。
例如，在钛酸制备过程中可以控制反应温度、反应时间和酸碱度，以调节钛酸的晶型和晶粒大小。
在钛酸与氧化钡反应过程中，可以在反应体系中添加一些助剂，如硝酸铜、硝酸镁等，以促进反应的进行并优化产物的性能。
总结起来，钛酸钡的生产工艺包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
通过控制反应条件和添加助剂等辅助工艺，可以提高反应效率和产物的纯度。
除了上述介绍的主
要工艺，钛酸钡生产过程中还可以根据具体需求进行调整和改进，以满足不同领域的应用要求。
水热法钛酸钡产品生产工艺控制
水热法钛酸钡产品生产工艺控制以水热法钛酸钡产品生产工艺控制为题，我们来探讨一下这个生产工艺的过程和相应的控制措施。
水热法钛酸钡是一种重要的功能性陶瓷材料，广泛应用于电子器件、光学器件、传感器等领域。
其制备过程中，水热法是一种常用的方法。
下面我们将详细介绍水热法钛酸钡产品的生产工艺和相应的控制措施。
水热法钛酸钡产品的生产工艺包括原料准备、悬浮液制备、水热反应、过滤洗涤、干燥和烧结等步骤。
其中，原料的选择和准备是制备高质量钛酸钡产品的关键。
常用的原料有钛酸钡和相应的酸碱溶液。
在原料准备过程中，需要注意原料的纯度和配比，以确保最终产品的性能达到要求。
悬浮液的制备是水热法钛酸钡产品生产过程中的重要步骤。
悬浮液的制备过程中需要控制悬浮液的浓度、pH值和混合均匀度等参数。
具体而言，悬浮液的浓度应根据产品要求进行调整，过高或过低的浓度都会影响最终产品的性能。
pH值的控制也很重要，过高或过低的pH值都会导致反应速率的变化，进而影响产品的质量。
此外，混合均匀度也是一个需要注意的因素，悬浮液的混合均匀度直接关系到反应的均匀性和终产品的均一性。
水热反应是制备钛酸钡产品的核心步骤。
在水热反应过程中，温度和压力是需要严格控制的参数。
一般来说，较高的反应温度和较高的反应压力有助于提高反应速率和产物的结晶度。
然而，过高的温度和压力也会引发副反应，影响产品的纯度和性能。
因此，在水热反应过程中，需要根据具体的产品要求，选择合适的反应温度和反应压力，并严格控制反应时间，以获得高质量的钛酸钡产品。
过滤洗涤是水热法钛酸钡产品生产过程中的关键步骤之一。
在水热反应结束后，产生的反应物需要通过过滤和洗涤来去除杂质。
过滤的目的是分离固体产物和溶液，而洗涤的目的是去除残留的溶液和杂质。
在过滤洗涤过程中，需要注意过滤器的选择和洗涤剂的使用。
合适的过滤器能够有效地分离固液相，而洗涤剂的选择和使用能够有效地去除杂质，提高产品的纯度和质量。
干燥和烧结是水热法钛酸钡产品生产过程中的最后两个步骤。
钛酸钡粉体制备
钛酸钡纳米粉体的制备方法摘要：钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料，本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业，如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。
关键词：钛酸钡；粉体;制备方法；1.引言钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。
制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。
所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直是各国科学家的研究重点。
钛酸钡的应用越来越广泛。
目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。
2.钛酸钡粉体的制备工艺2.1固相研磨-低温煅烧法传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。
朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃2.2水热法合成水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。
由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。
水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。
10.钛酸钡粉体制备方法(55)解析
39
七、双氧水共沉淀法
该法主要是以偏钛酸为钛原料，用 双氧水、氨水及硝酸钡为添加剂，经 转化共沉淀得到纳米晶或亚微米钛酸 钡前驱体，再经热分解制备纳米或亚 微米钛酸钡。
40
其反应方程式为：
H2TiO3+H2O2+2NH3→(NH4)2Ti4O4+H2O
(NH4)2Ti4O4+Ba(NO3)2→BaTiO4↓
34
工艺流程及原理为：将等摩尔 的氯化钡溶液及四氯化钛水溶液 混合后 , 与六摩尔当量的碳酸氢 铵反应 , 得到胶体二氧化钛和碳 酸钡沉淀相互包裹的沉淀 , 经分 离洗涤、烘干、煅烧后得到钛酸 钡粉体。
35
该方法工艺简单,但氯根很难洗 净，容易带入杂质，特别是钙离 子，纯度偏低。还有一问题是加 料速度过快，会产生大量的气泡， 反应难以于控制，同时前驱体的 过滤也较困难。
30
粉料中含少量碳酸钡。若制备过程在 惰性气氛中进行，则碳酸钡含量减少， 但不能完全消除。因为干燥过程中，粉 体与空气中的二氧化碳反应也能形成少 量碳酸钡，随煅烧温度的提高到 1000℃ 时，碳酸钡全部分解，粉体为纯的钛酸 钡相。 该方法的优缺点为：制备的颗粒团 聚较少，颗粒分散性好，粒径分布也较 均匀，但含少量碳酸钡。
18
水热合成法是把含有钡和钛的前体 (一般是氢氧化钡和水合氧化钛)水浆 体，置于较高的温度和压力下(相对于 常温、常压)，使它们发生化学反应。 经过一定时间后，钛酸钡粉体就在这 种热水介质中直接生成。该法制备的 晶粒发育完整，粒度分布均匀，颗粒 之间很少团聚。
19
采用氢氧化钡和偏钛酸为原料合成钛 酸钡，在反应过程中会生成少量的BaCO3， 但在其后的煅烧阶段少量的碳酸钡会进一 步与偏钛酸反应,还有少量的碳酸钡用醋酸 洗涤，再水洗即可除掉；煅烧温度 600700℃，降低了煅烧温度；分析结果显 示，所得产品纯度高，粒径小，能满足电 子工业对高质量钛酸钡粉体的需求。
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法摘要：钛酸钡纳米材料具有高介电常数和低介质损耗等优异的性能，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。
本文主要介绍了钛酸钡结构性能、应用方向和纳米钛酸钡制备方法。
关键词：钛酸钡结构性能制备方法粉体前言钛酸钡（BaTiO3）具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应等优异的电学性能，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，广泛的应用于半导体陶瓷和电子工业等方面。
一、钛酸钡晶体的结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。
在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。
此时，六方晶系是稳定的。
在1460～130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。
在此结构中钛离子居于氧离子构成的氧八面体中央，钡离子则处于八个氧八面体围成的空隙中。
此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。
随着温度下降，晶体的对称性下降。
当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。
在130～5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。
钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。
从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c 轴）拉长，而沿另两轴缩短。
当温度下降到5℃以下，在5～-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。
从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。
当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线[111]方向平行。
钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。
综上所述，在整个温区（<1618℃），钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。
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1 前言
钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料, 被称为电子陶瓷业的支柱。
它具有高介
电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能, 被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件, 特别是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。
钛酸钡具有钙钛矿晶体结构, 用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。
因此
BaTiO
3
粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点。
钛酸钡粉体制备方法有很多, 如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。
最近几年制备技术得到了快速发展, 本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法, 并在此基础上提出了研究展望。
2 钛酸钡粉体的制备工艺
2.1 固相合成法
固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法, 典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧
化钛混合, 在1 500℃温度下反应24h, 反应式为: BaCO
3+TiO
2
→BaTiO
3
+CO
2
↑。
该法工艺简单, 设备可靠。
但由于是在高温下完成固相间的扩散传质, 故所得
BaTiO
3
粉体粒径比较大(微米), 必须再次进行球磨。
高温煅烧能耗较大, 化学成
分不均匀, 影响烧结陶瓷的性能, 团聚现象严重, 较难得到纯BaTiO
3
晶相, 粉体纯度低, 原料成本较高。
一般只用于制作技术性能要求较低的产品。
2.2化学沉淀法
2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂, 控制适当的条件
使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。
如将Ba(OC
3H
7
)
2
和Ti(OC
5
H
11
)
4
溶于异丙醇中, 加水分解产物可得沉淀的BaTiO
3
粉体。
该法工艺简单, 在常压
下进行, 不需高温, 反应条件温和, 易控制, 原料成本低, 但容易引入BaCO
3
、
TiO
2
等杂质, 且粒度分布宽, 需进行后处理。
2.2.2 草酸盐共沉淀法将精制的TiCl
4和BaCl
2
的水溶液混合, 在一定条
件下以一定速度滴加到草酸溶液中, 同时加入表面活性剂, 不断搅拌即得到
BaTiO
3的前驱体草酸氧钛钡沉淀BaTiO(C
2
O
4
)
4
·4H
2
O(BTO)。
该沉淀物经陈化、过
滤、洗涤、干燥和煅烧, 可得到化学计量的烧结良好的BaTiO
3
微粒:
TiCl
4+BaCl
2
+2H
2
C
2
O
4
+4H
2
O→BaTiO(C
2
O
4
)
2
·4H
2
O↓+6HCl,
BaTiO(C
2O
4
)
2
·4H
2
O→BaTiO
3
+4H
2
O+2CO
2
↑+2CO↑。
该法工艺简单, 但容易带人杂质, 产品纯度偏低, 粒度当前只能达到
100nm左右, 前驱体BTO煅烧温度较低, 产物易掺杂, 难控制前驱体BTO中
Ba/Ti的物质的量比; 微粒团聚较严重, 反应过程中需要不断调节体系pH值。
尽管有不同的改进方法, 但仍难于实现工业化生产。
2.2.3 柠檬酸盐法柠檬酸盐法是制备优质BaTiO
3
微粉的方法之—。
由于柠檬酸的络合作用, 能够形成稳定的柠檬酸钡钛溶液, 从而使得Ba/Ti的物质
的量比等于1, 化学均匀性高。
同时由于取消了球磨工艺, BaTiO
3
粉体的纯度得
到提高。
实验中采用喷雾干燥法对柠檬酸钡钛溶液进行脱水处理, 制得BaTiO
3
的前驱体, 再在一定温度下处理即可获得BaTiO
3粉体。
但煅烧得到的BaTiO
3
粉
体易团聚, 成本高, 难于实现工业化。
2.2.4 复合过氧化物法德国专利(DE-24332791)和日本专利(JP昭
49-69399)分别提出了经过复合过氧化物前驱体制取BaTiO
3
粉体的方法, 中国专
利(CN1061776)也提出了一种改进方法, 即在NH
3·H
2
O和H202混合溶液中加入等
物质的量的TiO2-盐和Ba2+的混合水溶液, 用氨水调节溶液pH, 得到复合过氧化物沉淀。
用水洗涤至无氯离子后, 脱水并干燥。
在400-600℃温度下煅烧, 得到
50-100nm的晶体。
该法原料易得, 产品纯度和粒度都能达到要求, 但制得的
BaTiO
3粉体粒子结块严重, 并使用过量的: H
2
O
2。
2.2.5 碳酸盐沉淀法此法可分为液相悬浮碳酸盐沉淀法和碳酸盐共沉淀
法。
碳酸盐共沉淀法是在控制一定pH条件下, 把沉淀剂(NH
4)
2
CO
3
, 溶液缓慢加
入到等物质的量的BaCl
2和TiCl
4
混合水溶液中, 得到高分散BaCO
3
和TiO(OH)
2
沉淀。
对沉淀物过滤、洗涤、干燥、煅烧(1 300℃), 得到BaTiO
3
粉体。
该法原料易得, 操作简单适于大规模生产。
但易掺杂, 煅烧温度高, 操作条件的微小变化对产物理化性能有较大影响。
为克服上述不足, 全学军等提出了较合理的改进方法。
2.2.6 超重力反应沉淀法超重力反应沉淀法(HGRP)是近年新兴的一种粉体制备技术。
北京化工大学陈建峰教授利用此法, 可制备出颗粒尺寸在
30-100nm范围内的纳米钛酸钡粉体, 而且所得粉体具有良好的烧结和介电性能。
2.3 水热合成法
水热合成法是指在密封高压釜中, 以水为溶剂在一定的温度和蒸汽压力下,
使原始混合物进行反应的合成方法。
近年来用水热法制备高质量亚微细BaTiO
3微粒受到了广泛关注, 如经过高活性水合氧化钛与氢氧化钡水溶液反应, 反应温度和压力大大降低, 合成的钛酸钡粉体粒径在60-100am之间。
清华大学研究出了一种从溶液中直接合成钛酸钡纳米粉体的方法, 并申请了专利。
Maclaren
研究了水热法合成BaTiO
3的反应机理, 得到了形成BaTiO
3
的基本条件。
水热法
可在较低温度下直接从溶液中获得晶粒发育完好的粉体, 且粒度小, 化学成分
均匀, 纯度高, 团聚较少。
该法原料价格低, Ba/Ti物质的量比可准确地等于化学计量比, 粉体具有高的烧结活性。
但该法存在需要较高压力, 氯盐易引起腐蚀,
采用活性钛源时要控制活性钛源前驱体的水解速率, 避免Ti-OH基团快速自身凝聚和Ba缺位等问题。
2.4溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指将金属醇盐或无机盐水解成溶胶, 然后使溶胶凝胶化, 再将凝胶干燥焙烧后制得纳米粉体。
其基本原理是: Ba和Ti的醇盐或无机盐按化学计量比溶解在醇中, 然后在一定条件下水解, 使直接形成溶胶或经解凝形成
溶胶。
再将凝胶脱水干燥、焙烧去; 除有机成分, 得到BaTiO
3
粉体。
根据使用的原料不同, 溶胶—凝胶法可分为几种。
2.4.1 醇盐水解法一般以Ba和Ti的醇盐为原料。
将两种醇盐按化学计量溶解在醇中, 或用钡钛双金属醇盐溶解在醇中。
然后在一定条件下水解, 最后
将水解产物经过热处理制得BaTiO
3
粉体。
该法制得的粉体纯度高、分散性好、烧结活性好、粒度小, 而且在制成溶液中一步加入掺杂剂, 如镧、钕、钪、铌等元素, 从而获得原子尺寸混合掺杂。
该方法能够制备多组分钛酸钡基陶瓷粉体。
但醇盐价格高, 且容易吸潮水解, 不适合大规模生产。
2.4.2 羧基醇盐法羧基醇盐法是指加热丙酸钡与乃醇盐的乙醇溶液而形成单一Ba-Ti凝胶的方法。
因为T1醇盐在水溶液中水解, 容易形成水合氢氧化钛沉淀, 因此在应用n醇盐作为原料时, 用醋酸进行改性, 可形成更为稳定的酰基前驱体。
钛酯和醋酸钡在水溶液中混合后形成Ba-Ti凝胶, 不定型的Ba-Ti
凝胶一般是由类似TiO
2玻璃的网络组成, Ba离子杂乱地分布在TiO
2
骨架中, Ba
和Ti离子间的扩散距离仅10-20nm, 不定型Ba-Ti凝胶的煅烧温度低于700℃。
不定型Ba-Ti凝胶到晶态钛酸钡的形成机理还不清楚, 在煅烧过程中发现有
BaCO
3产生, 说明钛酸钡的形成有一部分是由BaCO
3
和TiO
2
经固相反应生成。
此
法合成的钛酸钡晶粒形貌不利于成形烧结。