钛酸钡的制备工艺以及制备方法
钛酸钡陶瓷的制备方法

钛酸钡陶瓷的制备方法嘿,咱今儿个就来聊聊钛酸钡陶瓷的制备方法。
你知道不,这钛酸钡陶瓷啊,那可是相当重要的材料呢!就好像是一个神奇的宝藏,等着我们去挖掘和打造。
要制备钛酸钡陶瓷,首先得有原材料呀,这就好比做饭得有食材一样。
钛酸钡粉末就是关键的原料之一,这就像是蛋糕里的面粉,是基础中的基础。
然后呢,还得有一些其他的辅助材料,就像是做菜要加调料一样,让整个过程更加完美。
接下来就是具体的操作啦!把这些材料按照一定的比例混合均匀,这可不是随便搅和搅和就行的哦,得细致得很呢,不然出来的东西可就不咋地啦。
想象一下,要是做饭的时候盐放多了或者放少了,那味道能好吗?混合好了之后,就得给它们来个“塑形大改造”啦,把它们变成我们想要的形状,这就像是捏泥巴一样,得有耐心和技巧。
然后,就到了关键的一步——烧结。
这就好比是把食材放进烤箱里烤,得掌握好温度和时间。
温度太高了不行,太低了也不行,时间长了不行,短了也不行,是不是很有讲究?在烧结的过程中,这些材料会发生奇妙的变化,就像毛毛虫变成美丽的蝴蝶一样。
等烧结完成了,哇哦,我们的钛酸钡陶瓷就初步成型啦!不过别急,还得进行一些后续的处理和加工呢,就像给做好的蛋糕再装饰一下,让它更加漂亮和完美。
你说这制备钛酸钡陶瓷是不是很有意思?就像是在创造一个小奇迹一样。
当然啦,这可不是随随便便就能做好的,得有专业的知识和技术,还得有足够的耐心和细心。
要是稍微马虎一点,那可能就前功尽弃啦!咱再想想,生活中很多事情不也是这样吗?要想做好一件事,就得认真对待,一步一个脚印地去努力。
就像制备钛酸钡陶瓷一样,每一个环节都不能马虎,都得用心去做。
所以啊,如果你对钛酸钡陶瓷感兴趣,或者对材料制备有兴趣,那可一定要好好研究研究这些方法。
说不定哪天你就能自己动手做出漂亮的钛酸钡陶瓷呢!那可真是太有成就感啦!别小瞧了自己哦,只要肯努力,啥都能做成!你说是不是这个理儿?。
钛酸钡粉体的水热合成实验报告

钛酸钡粉体的水热合成实验报告以下是一份钛酸钡粉体的水热合成实验报告:实验目的:本实验旨在通过水热合成法制备钛酸钡粉体,并研究反应温度、反应时间、反应体系中钡钛比和钡浓度、钛酸四丁酯水解程度以及乙醇用量等因素对钛酸钡粉体颗粒特征的影响。
实验材料:1. 八水合氢氧化钡 (Ba(OH)2·8H2O)2. 钛酸四丁酯 (Ti(OC4H9)4)3. 二氧化钛 (TiO2,30% 金红石型和 70% 锐钛矿型)4. 氨水5. 乙醇和水6. 氯化钠溶液实验步骤:1. 制备钡钛酸盐溶液:将 Ba(OH)2·8H2O 和 Ti(OC4H9)4 分别溶解于水中,然后用氨水调 pH 值为 8-9,制得钡钛酸盐溶液。
2. 制备模板:将一定量的 TiO2 粉体溶解于水中,然后用氢氧化钠溶液调 pH 值为 8-9,制得模板。
3. 模板上生长钛酸钡晶体:将模板放入钡钛酸盐溶液中,调节温度为 (30±2)°C,反应时间为 24 小时。
4. 分离和纯化钛酸钡晶体:将生长好的钛酸钡晶体从模板上取下,用乙醇清洗,然后过滤,用乙醇浸泡,最后离心分离,得到纯化的钛酸钡晶体。
实验结果:通过控制反应温度、反应时间、反应体系中钡钛比和钡浓度、钛酸四丁酯水解程度以及乙醇用量等因素,可以得到不同形状的钛酸钡粉体。
研究发现,随着反应温度的升高,钛酸钡粉体的颗粒大小逐渐减小,平均粒径从 (423.33±11.68) 纳米下降到 (257.33±10.16) 纳米;反应时间的延长有利于钛酸钡由立方相向四方相的转变,但同时也会导致颗粒大小减小。
在最佳的体积比为VTi(OC4H9)4VH2O1.7,VCH3CN2OHVTi(OC4H9)40.6 的情况下,得到的钛酸钡粉体具有最小的平均粒径 (257.33±10.16) 纳米,并且呈现出四方相。
此外,在反应体系中加入适量的氯化钠溶液可以提高钛酸钡粉体的纯度。
片状钛酸钡颗粒的熔盐法制备及其形貌

良好 各 向异 性 钛 酸 钡 粉 体 .
关键词 : 熔盐法 ; 片状模板 ; 原位反应 ; 钛 酸钡 中图分类号 : TM2 2 +1 文献标识码 : A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 - 2 8 6 9 . 2 0 1 3 . 0 7 . 0 1 0
通 常 的制备 方法 是 先 合成 出具 有 各 向异 性 的 片 状前 躯体 , 然 后 经 原 位 拓 扑 反 应 生成 片 状 形 貌
B a Ti O 。粉 体 . 例如, 丁 西 亚 等[ 7 先 制 备 出 片 状
原料 和熔 盐转 移至 玛瑙研 钵 中 , 研磨 1 h至 混合 均 匀, 放 人高 温炉 中 1 0 0 0℃热处 理 2 0 h . 将 降到 室
0 引 言
B a Ti O 。 是 一种 典 型钙 钛 矿 型 结 构 铁 电材 料 ,
具有 优 良的铁 电 、 压电、 介 电和绝缘性能 , 在 多 层
上 工艺 多 采 用 熔 盐 法 , 主 要 原 因 有 以 下 两 点r 9 ] :
a . 盐 熔体 的形 成 , 使 反 应 成 分 在 液 相 中 的 流动 性 增强 , 扩散 速率 显著提 高, 可 以 明显 降 低 合 成 温
和相 应 研 究 的 不 断 深 入 , 人 们 对 投 入 应 用 的
B a T i O。 的要 求也 越 来越 高 , 目前 为 止 除 常见 的块 状 和 球状 B a T i O。 晶粒外 , 诸 如针 状 、 片状 、 茧 状 以
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。
钛酸钡材料综述

钛酸钡材料综述1.引言钛酸钡铁电陶瓷是20世纪中叶发展起来的一种性能卓越的介电材料,即便其发展时间较短,但其具有卓越的压电性能、介电性能及热释电性等,使其一跃成为功能陶瓷领域内极为重要的组成部分,并且其作为电子陶瓷元器件的基础材料,推动了电子工业的发展。
近些年,全球电子工业发展迅速,其高性能、高精度、小型化的特点对主要原料提出了更高的要求,这无形中也对钛酸钡铁电陶瓷的发展也提出了较高要求[1]。
在实际生产中,要求钛酸钡铁电陶瓷粉体超细、超纯,并对主要原料掺杂改性技术方面不断完善。
2.钛酸钡铁电陶瓷的主要制备技术钛酸钡铁电陶瓷材料的常用制备方法有固相合成法、液相合成法两大类。
针对每个大类的合成方法下面还包含了诸多支路,其具体操作各具特色。
传统固相合成法是一种常用的合成方法,但是由于该方法年代久远,因此所制备的产物粉体纯净度较低,且回收颗粒物体积大、化学活性较差,所以当前工业上使用该方法生产钛酸钡粉效果较差。
尤其是在电子产业中,对元件性能要求高,需要可靠、固态化、多功能性、多层化等高要求的元件。
面对此趋势,经过改进后的液相合成法可以达到较好的效果,液相合成法包括凝胶法、化学沉淀法、水热合成法等。
由于这些方法合成温度要求低且其各组分是在分子水平合成的,所以该方法制备出来得纯钛酸钡粉产物具有结晶性好、组成均匀、粒径可控、无团聚、纯度极高等优势,可充分发挥元器件的电子性能。
以钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4(98.0%)、硝酸钡Ba(N03):(99.5%)和草酸H2C204(99.5%)为初始原料,在微波温度为80℃,微波时间为10 min,煅烧温度为700℃和煅烧时间为1 h的条件下制备一定量晶粒尺寸在30—50 nm的BaTiO,纳米粉放入研钵中,用浓度5%作为粘合剂的PVA溶液制造颗粒,再用80~120目的筛子对颗粒进行筛选。
每次称取0.35 g左右的样品放入模具中,在10 MPa 的压力下对粉体进行干压成型,最后对瓷坯进行排胶、烧结等后续处理。
钛酸钡(铅)系列纳米粉体的制备方法与相变机制研究

钛酸钡(铅)系列纳米粉体的制备方法与相变机制研究嘿,朋友们!今天咱们来唠唠钛酸钡(铅)系列纳米粉体这个神奇的东西。
就像探索魔法粉末一样,它的制备方法可是很有讲究的。
首先呢,有一种溶胶 - 凝胶法。
这就好比是给各种原料办一场超级融合派对。
把钡源、钛源这些像一个个性格迥异的小嘉宾一样,放进溶液这个大舞池里,让它们在各种化学试剂的指挥下,慢慢牵起手来,形成凝胶。
这个凝胶就像是一块充满潜力的魔法果冻,里面藏着钛酸钡(铅)纳米粉体的雏形呢。
然后是水热法,这就像是把原料们关进一个高温高压的桑拿房。
在这个小小的密闭空间里,原料们可没闲工夫休息,它们就像一群勤劳的小工匠,在极端的环境下努力地塑造着钛酸钡(铅)纳米粉体的形状,就像雕刻家精心雕琢着自己的作品,一点点地把纳米粉体打造出来。
说到钛酸钡(铅)的相变机制,那可真是一场微观世界里的奇妙变身秀。
想象一下,钛酸钡(铅)的晶体结构就像一座小城堡,原子们在城堡里各就各位。
当外界条件发生变化的时候,比如温度或者压力,原子们就像听到了紧急集合的号角,开始在城堡里跑来跑去,重新排列组合。
这相变就像是城堡从一个模样瞬间变成了另一个模样,从正方相变成四方相之类的,简直是微观世界里的超级魔法。
还有共沉淀法,这就像是把各种原料的小粒子像下饺子一样扔到沉淀剂这个大锅里。
然后这些小粒子就会像被磁铁吸引一样,纷纷聚集在一起,慢慢形成钛酸钡(铅)纳米粉体的沉淀,就像一群小蚂蚁聚集起来形成一个大的蚁丘一样。
在研究钛酸钡(铅)纳米粉体的过程中,我们就像是一群小小的侦探。
拿着各种先进的仪器设备,像是放大镜一样的显微镜,来观察这些纳米粉体的一举一动。
试图找出它们在不同制备方法下的小秘密,以及相变机制这个大谜题背后的真相。
而微乳液法呢,就像是把原料放进一个个超级小的泡泡世界里。
每个泡泡都是一个小小的反应天地,原料们在这个小天地里就像被保护起来的小精灵,按照自己的节奏慢慢地变成钛酸钡(铅)纳米粉体,就像在童话世界里的魔法变身一样。
12-6溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡

3:搅拌速度的影响 3:搅拌速度的影响
搅拌速度以将固体反应物完全悬浮在液相中, 搅拌速度以将固体反应物完全悬浮在液相中, 不在反应器底出现沉积 物为宜.本搅拌过程中, 搅拌速度控制在500 左右. 物为宜.本搅拌过程中, 搅拌速度控制在500 r/ min 左右.
4:物料陈化对产物性能的影响 4:物料陈化对产物性能的影响
水溶胶的陈化可以使产物粒度更均匀. 水溶胶的陈化可以使产物粒度更均匀.结 Nhomakorabea语
a.利用Ti(SO 重晶石、 硝酸、 氨水为原料采用溶胶a.利用Ti(SO4)2、重晶石、 硝酸、 氨水为原料采用溶胶利用 粉体, 原料来源广泛、 价格低廉, 凝胶法合成 BaTiO3 粉体, 原料来源广泛、 价格低廉, 过程操作简单, 高温灼烧3h得到BaTiO3 粉体. 3h得到 过程操作简单,经 9500C高温灼烧3h得到BaTiO3 粉体. b.通过TEM 形貌分析等分析手段,对制得的粉体进行了各 b.通过TEM 形貌分析等分析手段, 通过 种性能的表征和测试, 种性能的表征和测试,结果表明本实验制备的 BaTiO3 粉 体为单纯的立方相, 粒径均匀, 大小在40 左右, 体为单纯的立方相, 粒径均匀, 大小在40 nm 左右, 无严 重的团聚现象,满足纳米粉体的要求. 重的团聚现象,满足纳米粉体的要求.
溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡 溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡 ---凝胶法制备纳米钛酸
---凝胶法制备纳米钛酸钡 1、溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡 溶胶--以溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡粉体, ---凝胶法制备纳米钛酸钡粉体 摘 要:以溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡粉体, 利用价廉的重晶石为主要原料制备钡源, 利用价廉的重晶石为主要原料制备钡源,有效地 克服了传统方法因采用有机钡盐或有机钛而导致 的生产成本过高的缺点: 研究结果表明, 的生产成本过高的缺点: 研究结果表明, 该方法 可制备出高纯钛酸钡粉体, 可制备出高纯钛酸钡粉体,制备过程中三废排放 物中基本不含有害物质, 物中基本不含有害物质, 并可从母液中回收质量 较高的副产品硝酸铵, 具有产品质量高, 较高的副产品硝酸铵, 具有产品质量高,原料来 源广泛、价格低廉、 工艺环保、 节能等特点. 源广泛、价格低廉、 工艺环保、 节能等特点.
钛酸钡电容器制备流程

钛酸钡电容器制备流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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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,尤其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BaTiO3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:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。
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BaTiO3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BaTiO3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(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中,加水分解产物可得沉淀的BaTiO3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BaCO3、TiO2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TiCl4和BaCl2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BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀BaTiO(C2O4)4·4H2O(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BaTiO3微粒:TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl,BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。
该法工艺简单,但容易带人杂质,产品纯度偏低,粒度目前只能达到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BaTiO3微粉的方法之—。
由于柠檬酸的络合作用,可以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,BaTiO3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BaTiO3的前驱体,再在一定温度下处理即可获得BaTiO3粉体。
但煅烧得到的BaTiO3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)分别提出了通过复合过氧化物前驱体制取BaTiO3粉体的方法,中国专利(CN1061776)也提出了一种改进方法,即在NH3·H2O 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BaTiO3粉体粒子结块严重,并使用过量的:H2O2。
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(NH4)2CO3,溶液缓慢加入到等物质的量的BaCl2和TiCl4混合水溶液中,得到高分散BaCO3和TiO(OH)2沉淀。
对沉淀物过滤、洗涤、干燥、煅烧(1 300℃),得到BaTiO3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BaTiO3微粒受到了广泛关注,如通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BaTiO3的反应机理,得到了形成BaTiO3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BaTiO3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BaTiO3粉体。
该法制得的粉体纯度高、分散性好、烧结活性好、粒度小,并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。
该方法可以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,所以在应用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凝胶通常是由类似TiO2玻璃的网络组成,Ba离子杂乱地分布在TiO2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BaCO3产生,说明钛酸钡的形成有一部分是由BaCO3和TiO2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。
2.4.3 氢氧化物醇盐法用氢氧化钡和异丙烷酸氧钛为原料合成陶瓷粉体,反应只能在pH为11-14的范围内进行,生成的阴离子团Ti(OH)2-6与Ba2+经缩合反应形成Ti(OH)6Ba络合物。
若往溶液中快速添加Ba醇欺,则有利于Ti(OH)6Ba络合物的形成。
但该过程中控制Ti-OH官能团的自缩合反应是非常困难的,容易得到富Ba相和Ti的混合物,控制反应过程的条件非常重要。
2.4.4 溶胶-凝胶自燃合成法溶胶-凝胶自燃合成(SAS)法和自蔓延低温燃烧合成(SI另)法是指有机盐与金属硝酸盐在加热过程中发生氧化还原反应,燃烧产生大量气体,可自我维持并合成所需产物的一种材扭合成工艺。
其主要特点是:燃烧体系的点火温度低(50-200℃);燃烧火焰温度低(1 000-1 400℃),可获得具有高比表面积的陶瓷粉体;各组份达到分子或原子水平的复合;反应迅速,一般在几分钟或几十分钟内完成;耗能低;所用设备和工艺简单、投资少;产品自净化;纯度易于提高;合成的粉体疏松多孔,分散性好,并获得多组元复合氧化物。
2.4.5 双金属醇盐法用金属钡棒和乙二醇甲醚为原料,在0℃水浴和氮气保护下充分反应形成混浊状溶液,然后将溶液在130℃温度下回流至溶液呈褐色透明,冷却到室温,合成钡先驱体和化学纯钛酸丁酯。
二者按钡钛物质的量比为1:1配料混合后,在130℃下回流1 h,获得钡钛复合醇盐,然后加入一定量的去离子水,溶液迅速成胶。
将湿凝胶陈化7d后,干燥成干凝胶,再进行热处理,得到钛酸钡陶瓷粉体。
此反应可在150℃下合成BaTiO3;纳米粉体,晶粒尺寸在14-16nm范围内。
2.4.6 钛酸丁酯钡盐汝钛酸丁酯和钡盐经水解形成溶胶,溶胶经干燥、煅烧制得纳米钛酸钡。
李青莲等采用硼脂酸钡与钛酸丁酯反应(SAG法)制备出了粒径约20nm的BaTiO3;粉体。
李东升等以化学纯钛酸丁酯和分析纯醋酸钡、正丁醇和冰醋酸为原料制得平均粒径约35nm、外貌近似球形的PTCR钛酸钡粉体。
2.5气相反应法此法采用金属氯化物或金属醇盐为原料,通过电弧、燃烧、激光诱导等方式加热,气相反应后得BaTiO3粉体。
金属醇盐燃烧制取BaTiO3粉体,是把钡、钛醇盐以等物质的量混合并溶于有机溶剂,再与助燃气体一起通人雾化器中,经燃烧、分解,使游离的钡、钛离子直接反应,生成高纯、微细、均匀的钛酸钡粉体。
产品粒径小、组分均匀,但设备复杂、成本高,目前尚无工业应用价值。
2.6微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、油相和水相组成的热力学稳定体系。
Beck等将钡盐和钛盐的混合水溶液分散在一种有机相中形成微乳液,将此微乳液与共沉淀剂或与用共沉淀剂的水溶液制成的微乳液进行混合,形成钛酸钡的前驱体沉淀,经分离、洗涤、干燥、煅烧得纳米钛酸钡粉体。
其优点是利用微乳液的微观环境,较好地控制了前驱体的粒子形状及分散性。
但操作过程较复杂,成本较高。
目前尚处探索阶段。
2.7低温直接合成法S.Wada等提出了一种制备纳米钛酸钡晶体的低温直接合成法。
将四氯化钛缓慢地滴人到温度低于10℃的硝酸中,以此溶液作耵源,将Ba(OH)2·8H2O溶解在无CO2的离子交换水中,并用KOH调节使其pH大于13,此溶液作为Ba源。
将pH小于1的冰钛液缓慢滴人到钡液中,很快生成白色沉淀。