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《鈦酸鋇的制備工藝以及制備方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1前言?鈦酸鋇是電子陶瓷材料的基礎(chǔ)原料，被稱為電子陶瓷業(yè)的支柱。它具有高介電常數(shù)、低介電損耗、優(yōu)良的鐵電、壓電、耐壓和絕緣性能，被廣泛的應(yīng)用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)、多層陶瓷電容器(MLCCS)、熱電元件、壓電陶瓷、聲納、紅外輻射探測元件、晶體陶瓷電容器、電光顯示板、記憶材料、聚合物基復(fù)合材料以及涂層等。鈦酸鋇具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，用于制造電子陶瓷材料的粉體粒徑一般要求在100nm以內(nèi)。因此BaTiO3粉體粒度、形貌的研究一直是國內(nèi)外關(guān)注的焦點。鈦酸鋇粉體制備方法有很多，如固相法、化學(xué)沉淀法、溶膠—凝膠法、水熱法、超聲波合成法等。最近幾年制備技術(shù)得到了快速發(fā)
2、展，本文綜述了國內(nèi)外具有代表性的鈦酸鋇粉體的合成方法，并在此基礎(chǔ)上提出了研究展望。?2鈦酸鋇粉體的制備工藝?2.1固相合成法固相法是鈦酸鋇粉體的傳統(tǒng)制備方法，典型的工藝是將等量碳酸鋇和二氧化鈦混合，在1500℃溫度下反應(yīng)24h，反應(yīng)式為：BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。該法工藝簡單，設(shè)備可靠。但由于是在高溫下完成固相間的擴散傳質(zhì)，故所得BaTiO3粉體粒徑比較大(微米)，必須再次進行球磨。高溫煅燒能耗較大，化學(xué)成分不均勻，影響燒結(jié)陶瓷的性能，團聚現(xiàn)象嚴重，較難得到純BaTiO3晶相，粉體純度低，原料成本較高。一般只用于制作技術(shù)性能要求較低的產(chǎn)品。?2.2化學(xué)沉淀法2.2.
3、1直接沉淀法在金屬鹽溶液中加入適當?shù)某恋韯?，控制適當?shù)臈l件使沉淀劑與金屬離子反應(yīng)生成陶瓷粉體沉淀物團。如將Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于異丙醇中，加水分解產(chǎn)物可得沉淀的BaTiO3粉體。該法工藝簡單，在常壓下進行，不需高溫，反應(yīng)條件溫和，易控制，原料成本低，但容易引入BaCO3、TiO2等雜質(zhì)，且粒度分布寬，需進行后處理。?2.2.2草酸鹽共沉淀法將精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合，在一定條件下以一定速度滴加到草酸溶液中，同時加入表面活性劑，不斷攪拌即得到BaTiO3的前驅(qū)體草酸氧鈦鋇沉淀BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。該沉淀物經(jīng)陳化、過濾、洗滌
4、、干燥和煅燒，可得到化學(xué)計量的燒結(jié)良好的BaTiO3微粒：TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl，BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。該法工藝簡單，但容易帶人雜質(zhì)，產(chǎn)品純度偏低，粒度目前只能達到100nm左右，前驅(qū)體BTO煅燒溫度較低，產(chǎn)物易摻雜，難控制前驅(qū)體BTO中Ba/Ti的物質(zhì)的量比；微粒團聚較嚴重，反應(yīng)過程中需要不斷調(diào)節(jié)體系pH值。盡管有不同的改進方法，但仍難于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。?2.2.3檸檬酸鹽法檸檬酸鹽法是制備優(yōu)質(zhì)BaTiO3微粉的方法之—。由于檸檬酸的絡(luò)合作用，可以形成
5、穩(wěn)定的檸檬酸鋇鈦溶液，從而使得Ba/Ti的物質(zhì)的量比等于1，化學(xué)均勻性高。同時由于取消了球磨工藝，BaTiO3粉體的純度得到提高。實驗中采用噴霧干燥法對檸檬酸鋇鈦溶液進行脫水處理，制得BaTiO3的前驅(qū)體，再在一定溫度下處理即可獲得BaTiO3粉體。但煅燒得到的BaTiO3粉體易團聚，成本高，難于實現(xiàn)工業(yè)化。?2.2.4復(fù)合過氧化物法德國專利(DE-24332791)和日本專利(JP昭49-69399)分別提出了通過復(fù)合過氧化物前驅(qū)體制取BaTiO3粉體的方法，中國專利(CN1061776)也提出了一種改進方法，即在NH3·H2O和H202混合溶液中加入等物質(zhì)的量的TiO2-鹽和Ba2
6、+的混合水溶液，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH，得到復(fù)合過氧化物沉淀。用水洗滌至無氯離子后，脫水并干燥。在400-600℃溫度下煅燒，得到50-100nm的晶體。該法原料易得，產(chǎn)品純度和粒度都能達到要求，但制得的BaTiO3粉體粒子結(jié)塊嚴重，并使用過量的：H2O2。?2.2.5碳酸鹽沉淀法此法可分為液相懸浮碳酸鹽沉淀法和碳酸鹽共沉淀法。碳酸鹽共沉淀法是在控制一定pH條件下，把沉淀劑(NH4)2CO3，溶液緩慢加入到等物質(zhì)的量的BaCl2和TiCl4混合水溶液中，得到高分散BaCO3和TiO(OH)2沉淀。對沉淀物過濾、洗滌、干燥、煅燒(1300℃)，得到BaTiO3粉體。該法原料易得，操作簡單適于
7、大規(guī)模生產(chǎn)。但易摻雜，煅燒溫度高，操作條件的微小變化對產(chǎn)物理化性能有較大影響。為克服上述不足，全學(xué)軍等提出了較合理的改進方法。?2.2.6超重力反應(yīng)沉淀法超重力反應(yīng)沉淀法(HGRP)是近年新興的一種粉體制備技術(shù)。北京化工大學(xué)陳建峰教授利用此法，可制備出顆粒尺寸在30-100nm范圍內(nèi)的納米鈦酸鋇粉體，而且所得粉體具有良好的燒結(jié)和介電性能。?2.3水熱合成法水熱合成法是指在密封高壓釜中，以水為溶劑在一定的溫度和蒸汽壓力下，使原始混合物進行反應(yīng)的合
