專利名稱：一種制備四方相鈦酸鋇粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四方相鈦酸鋇粉體的制備方法，更詳細地說是以Ti4+的溶液和Ba2+的溶液與堿溶液為原料，由液相反應(yīng)法得到的立方相鈦酸鋇懸浮液經(jīng)過水熱晶型轉(zhuǎn)化制備四方相鈦酸鋇粉體的方法。
背景技術(shù)：
鈦酸鋇是制備電子元件的關(guān)鍵材料。目前，多層電容器(MLCCs)的介電層厚度為4μm層數(shù)為170層的多層電容器已有產(chǎn)品，正在研發(fā)厚度為2～3μm層數(shù)為500層的多層電容器。每一陶瓷介電層需要10個或更多個晶界才能提供足夠的介電穩(wěn)定性，要達到這一要求，介電層的晶粒尺寸小于0.3μm。在此情況下，要求原始鈦酸鋇粉體具有以下特性(1)粒徑在0.05～0.3μm，粒度分布比較窄，呈球狀；(2)結(jié)晶性良好，具有四方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；(3)Ba/Ti比接近于1.000，在0.990～1.010范圍內(nèi)；(4)在漿液化或膏狀化時分散性優(yōu)良；(5)具有良好的燒結(jié)活性。
高結(jié)晶度的、單分散性的納米級四方相鈦酸鋇具有優(yōu)良的燒結(jié)活性、高致密性和細晶粒結(jié)構(gòu)以及高的介電常數(shù)，因此它在電容器的制造中成為一種首選材料。近年來，多層電容器的尺寸越來越小而性能卻越來越高，通過改進電子陶瓷的成型、燒結(jié)方法可以提高電容器的性能。提高鈦酸鋇原始粉體的性能是一種有效提高電容器介電性能的方法。由于立方相的鈦酸鋇的介電性能較差，立方相鈦酸鋇粉體一般需要經(jīng)過后續(xù)處理(例如焙燒)才能轉(zhuǎn)化成四方相鈦酸鋇粉體。焙燒過程不可避免地導致顆粒團聚使陶瓷的致密性變差，介電損耗增加。為了有效地提高介電性能，單分散性的亞微米級或納米級四方相鈦酸鋇是最為理想的電子陶瓷原料。
制備高結(jié)晶度的、單分散性的納米級四方相鈦酸鋇粉體的方法有固相反應(yīng)法和液相反應(yīng)法。固相反應(yīng)法是用碳酸鋇與二氧化鈦在1200℃下反應(yīng)，因此，獲得的鈦酸鋇粉體的粒徑較大(＞0.5μm)，粒度分布較寬，形狀不固定，從而使其在漿液化或膏狀化時分散性差。陶瓷介電體層的薄層化就會受到影響。液相反應(yīng)法是目前制備小尺寸、粒度分布窄、分散性好的優(yōu)選制備方法。
高濂等人在“Preparation and characterizations of tetragonal bariumtitanate powders by hydrothermal method”(Journal of European ceramicsociety,vol 22，2002)報道，該方法第一步是通過把高濃度的四氯化鈦、氯化鋇溶液混合在一起，然后加入氫氧化鈉溶液生成溶膠。第二步是把生成的溶膠放入高壓反應(yīng)釜中進行高溫高壓反應(yīng)，溶膠最后在高溫高壓釜中在240℃保溫12h水熱反應(yīng)合成得到顆粒尺寸小于100nm的四方相鈦酸鋇粉體。其水熱法制備鈦酸鋇的不足之處在于，水熱反應(yīng)是在高溫高壓下反應(yīng)，時間較長。
另外，Wada等人在“preparation of nm-sized BaTiO3crystallites by aLTDS method using a highly concentrated aqueous solution”(Journal ofcrystal growth，vol 229(2001))報道低溫直接合成法，該方法是通過含水四氯化鈦、氫氧化鋇和堿金屬氧氧化物在低溫下直接沉淀制備了納米尺寸的鈦酸鋇粉體。粉體平均尺寸小于10nm。但是其晶相結(jié)構(gòu)為立方相，另外，由于四氯化鈦的濃度僅為0.003M，也就是在十分稀的溶液中進行反應(yīng)，因此生產(chǎn)效率十分低下。而且還需要使用大型的設(shè)備和進行大量的污水處理。
“Process for the synthesis of crystalline powders of perovskitecompounds”(US.patent.no 5900223)中公開了一種能夠獲得基本上為球狀立方相鈦酸鋇粉末的制備方法，由于使用鈦鹽和鋇鹽的酸性混合液作為反應(yīng)物，特別是對鋇鈦混合液的濃度有一定的限制，金屬離子的總濃度限制在1.2M。該方法是在反應(yīng)釜或管式反應(yīng)器中進行，故生產(chǎn)率不高。
上述的液相反應(yīng)法通常為多步反應(yīng)，過程復雜，生產(chǎn)成本和設(shè)備費用較高，并且都是不連續(xù)的方法，因此各批次之間粉體質(zhì)量存在差別。
常規(guī)液相反應(yīng)沉淀法，用Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液與堿溶液反應(yīng)，生成含立方相鈦酸鋇的懸浮液，經(jīng)過陳化，洗滌，過濾，干燥得到立方相鈦酸鋇粉體。為解決生產(chǎn)率低、設(shè)備大的問題，本申請人在“制備鈦酸鋇粉體的方法”(申請?zhí)?2102071x，公開號CN 1433967A)中公開了一種超重力反應(yīng)沉淀法連續(xù)制備球狀立方相鈦酸鋇粉體的方法，該方法用Ti4+的溶液和Ba2+的溶液與堿金屬的氫氧化物溶液在超重力旋轉(zhuǎn)床中，在60～100℃條件下快速反應(yīng)生成含立方相鈦酸鋇的懸浮液，按常規(guī)的陳化，洗滌，過濾，干燥得到立方相的鈦酸鋇粉體，該方法制備的鈦酸鋇粉體的平均粒徑小，粒徑分布窄，晶型完整，形貌呈球形。超重力反應(yīng)沉淀法是在較低溫度和常壓下的一種快速連續(xù)反應(yīng)，所需設(shè)備小，生產(chǎn)率高的方法。這些液相反應(yīng)沉淀方法制備的鈦酸鋇粉體為立方相，均達不到四方相具有的特殊性能，在電容器的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備四方相鈦酸鋇粉體的方法，該方法是用液相反應(yīng)法得到的立方相鈦酸鋇懸浮液經(jīng)過水熱晶型轉(zhuǎn)化制備四方相鈦酸鋇粉體。本發(fā)明既可用申請人在“制備鈦酸鋇粉體的方法”(申請?zhí)?2102071x)得到的立方相鈦酸鋇懸浮液，經(jīng)過“水熱晶型轉(zhuǎn)化”處理過程，不僅能得到四方相晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇粉體，而且還具有超重力反應(yīng)沉淀法連續(xù)制備球狀鈦酸鋇粉體方法具備的優(yōu)點。也可用其它公知的液相反應(yīng)法得到的立方相鈦酸鋇懸浮液，采用本發(fā)明的“水熱晶型轉(zhuǎn)化”處理過程，也能得到四方相晶體結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇粉體。
常規(guī)液相反應(yīng)沉淀法是將Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液與堿溶液反應(yīng)，生成含立方相鈦酸鋇的懸浮液，經(jīng)過陳化，洗滌，過濾，干燥得到鈦酸鋇。本發(fā)明的技術(shù)方案是將液相反應(yīng)沉淀法制備的立方相鈦酸鋇懸浮液，經(jīng)過水熱晶型轉(zhuǎn)化，不再經(jīng)過陳化，直接經(jīng)過冷卻，洗滌，過濾，干燥得到四方相鈦酸鋇粉體，水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度在160～260℃，晶型轉(zhuǎn)化時間在0.5～12h。
本發(fā)明的方法，優(yōu)選水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度在220～240℃，晶型轉(zhuǎn)化時間1h。
本發(fā)明的方法用于超重力反應(yīng)沉淀法，采用Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液與堿溶液在超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速為100～10000rpm，在60～100℃條件下生成的含立方相鈦酸鋇的懸浮液，經(jīng)過水熱晶型轉(zhuǎn)化得到四方相鈦酸鋇粉體。
用于本發(fā)明的立方相鈦酸鋇的懸浮液，在超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中的制備具體例子中所用的Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液是氯化鋇和四氯化鈦以水相為介質(zhì)的混合液，鋇鈦總濃度為1.0～2.0M，氯化鋇和四氯化鈦混合液的Ba/Ti比為1.2～1.7，堿溶液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉的濃度為3～9M，鋇鈦混合液與氫氧化鈉溶液體積流量比為1.0～1.4，得到的是立方相鈦酸鋇的懸浮液。更具體的例子是所用的鋇鈦總濃度為1.25M，氯化鋇和四氯化鈦混合液的Ba/Ti比為1.5，氫氧化鈉的濃度為6M，鋇鈦混合液與氫氧化鈉溶液體積流量比為1.2，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速為1200rpm，在95℃條件下得到的是顆粒平均尺寸為30nm的立方相鈦酸鋇的懸浮液，再用本發(fā)明的水熱晶型轉(zhuǎn)化方法制備四方相鈦酸鋇粉體。
本發(fā)明根據(jù)公知的用液相反應(yīng)法制備立方相鈦酸鋇懸浮液，Ti4+的溶液可以選用四氯化鈦、硝酸鈦、氫氧化鈦、氧氯化鈦、包括鈦的烷氧基化物在內(nèi)的鈦的有機鹽等。Ba2+的溶液可以選用氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇、草酸鋇、高氯酸鋇、醋酸鋇、鋇的烷氧基化物等。堿溶液可選用金屬氫氧化物用氫氧化鈉、氫氧化鉀或四甲基氫氧化銨等。本發(fā)明實施例中僅以四氯化鈦、氯化鋇和氫氧化鈉為原料得到的立方相鈦酸鋇懸浮液為例子對本發(fā)明“水熱晶型轉(zhuǎn)化”處理過程進行說明。
本發(fā)明采用超重力技術(shù)與晶型轉(zhuǎn)化技術(shù)相結(jié)合制備出四方相鈦酸鋇。其制備立方相鈦酸鋇懸浮液反應(yīng)工藝是公知的。
具體工藝步驟如下(1)將氯化鋇和四氯化鈦分別配制成較高濃度的水溶液，再加入去離子水配制成要求的鋇鈦總濃度和鋇鈦比的鋇鈦混合液。同時配制要求濃度的氫氧化鈉水溶液作為沉淀劑。
(2)將鋇鈦混合液和氫氧化鈉水溶液分別在儲罐中加熱，再按體積流量比泵入已預熱的旋轉(zhuǎn)床中，一步反應(yīng)生成立方相鈦酸鋇的懸浮液。
(3)立方相鈦酸鋇懸浮液注入釜中進行水熱晶型轉(zhuǎn)化處理，水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度為160～260℃，水熱晶型轉(zhuǎn)化時間為0.5～12h。
(4)將懸浮液取出，用去離子水洗滌反應(yīng)產(chǎn)物，直到濾出液的電導率小于100μs.cm-1。濾餅烘干得到四方相鈦酸鋇粉體。
采用上述配方和工藝步驟，便可制備出平均粒徑范圍為60nm～150nm，晶型為四方相的鈦酸鋇粉體，并且鈦酸鋇粉體的Ba/Ti比可控制在1.000±0.010范圍內(nèi)。
本發(fā)明制備的鈦酸鋇粉體具有純度高(純度可以達到99.92wt％)、鋇鈦比穩(wěn)定、顆粒平均尺寸可控、單分散性的特點。在多層電容器領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。此外，本發(fā)明采用超重力反應(yīng)沉淀法與水熱晶型轉(zhuǎn)化技術(shù)的結(jié)合，克服了前述制備四方相鈦酸鋇粉體方法的生產(chǎn)率低，水熱時間長等缺點，也解決了超重力反應(yīng)沉淀法不能制備四方相鈦酸鋇粉體的問題。本發(fā)明制備方法工藝簡單，易于操作，生產(chǎn)成本較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。在先進的MLCCs領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。由于其優(yōu)良的單分散性和晶粒尺寸可控的特點，特別適用于制備介電層厚度小、層數(shù)多的多層電容器。


圖1是實施例1制得的四方相鈦酸鋇的X-射線衍射(XRD)譜圖。
圖2是圖1中2θ為44-46℃的XRD譜圖。
圖3是實施例1制得的四方相鈦酸鋇的透射電鏡(TEM)照片。
圖4是實施例1制得的四方相鈦酸鋇的粒度分布圖。
圖5是實施例6制得的四方相鈦酸鋇的透射電鏡(TEM)照片。
圖6是實施例7制得的四方相鈦酸鋇的透射電鏡(TEM)照片。
圖7是實施例13制得的四方相鈦酸鋇的透射電鏡(TEM)照片。
具體實施例實施例1(A)鈦酸鋇粉體的制備配制高濃度的氯化鋇和四氯化鈦的水溶液，隨后配制成0.5M四氯化鈦、0.75M氯化鋇的鋇鈦混合液12L(原料液中鋇鈦總濃度為1.25M，Ba/Ti比為1.5)，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)裝置的原料液儲罐中。配制6M的氫氧化鈉溶液12L，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)裝置的沉淀劑儲罐中。鋇鈦混合液均速升溫到60℃，氫氧化鈉溶液均速升溫到95℃，同時旋轉(zhuǎn)床升溫到95℃。
然后，利用泵把加熱到60℃的鋇鈦混合液和加熱到95℃的氫氧化鈉溶液按照鋇鈦混合液90L/h、氫氧化鈉溶液75L/h的流量，分別連續(xù)地供入超重力水平為160G的旋轉(zhuǎn)床中，生成白色的顆粒平均尺寸為30nm的立方相鈦酸鋇沉淀。然后用泵把含有生成鈦酸鋇的懸浮液泵入釜中，抽送完畢后將釜密閉。均速升溫到200℃，晶型轉(zhuǎn)化12h，隨釜冷卻到室溫，卸釜，首先用板框過濾機過濾，用去離水洗滌濾餅并反復多遍，直到濾液的電導率小于100μs.cm-1，經(jīng)過過濾，干燥得到白色的鈦酸鋇粉體。
(B)鈦酸鋇粉體的物性測定
(1)晶型分析最終樣品采用Cu Kα輻射用島津粉末衍射儀進行晶型分析，儀器型號為Shimadzu XRD-6000，在10-90℃2θ下進行。如圖1、圖2所示。XRD顯示在2θ＝45°附近有明顯的分叉峰。表明最終生成的鈦酸鋇產(chǎn)物為四方相，而非立方相。
(2)平均粒徑鈦酸鋇粉體的形態(tài)如圖3透射電鏡照片所示。通過電子顯微鏡來測定上述獲得的四方相鈦酸鋇粉體的平均粒徑(TEM粒徑)，根據(jù)這些結(jié)果求出CV值(粒徑的標準偏差/d50(粒度分布的平均值))列于表1中。
(3)Ba/Ti比對上述獲得的鈦酸鋇粉體按HG/T 3587-1999化工行業(yè)標準測定其Ba/Ti比，將Ba/Ti比列于表1中。
(4)分散性為了確認上述獲得的鈦酸鋇粉體的分散性，將鈦酸鋇粉體懸浮于水中，然后用激光光散射粒度測定儀(Malvern Zetasizer 3000 HS)測定其粒度分布如圖4所示，由此計算的平均粒徑列于表1中，并將測得的粒徑與上述測定的TEM粒徑相比較。
(5)比表面積為了確認上述最終獲得的四方相鈦酸鋇粉體的比表面積，稱取0.2g試樣，然后用氣體吸附分析儀(Micromeritics ASAP-2010M)測定其比表面積(SBET)。將結(jié)果列入表1中。
實施例2除了晶型轉(zhuǎn)換的溫度為200℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為6h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例3除了晶型轉(zhuǎn)換的溫度為220℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為1h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例4除了晶型轉(zhuǎn)換的溫度為220℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為3h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例5除了晶型轉(zhuǎn)換的溫度為220℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為7h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將獲得的結(jié)果一并列入表1中。
實施例6除了晶型轉(zhuǎn)換的溫度為240℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為1h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例7除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為240℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為3h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例8除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為260℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為1h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例9除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為180℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為12h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例10除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為160℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為12h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例11除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為260℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為3h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例12
除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為260℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為0.5h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例1相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例13用常規(guī)的液相反應(yīng)沉淀法制備。配制高濃度的氯化鋇和四氯化鈦的水溶液，隨后配制成0.5M四氯化鈦、0.75M氯化鋇的鋇鈦混合液1.5L(原料液中鋇鈦總濃度為1.25M，Ba/Ti比為1.5)，配制6M的氫氧化鈉溶液1.5L。鋇鈦混合液均速升溫到60℃，氫氧化鈉溶液均速升溫到95℃，同時攪拌釜升溫到95℃。然后，利用流量泵把加熱到60℃的鋇鈦混合液和加熱到95℃的氫氧化鈉溶液按照鋇鈦混合液90ml/min、氫氧化鈉溶液75ml/min的流量，分別連續(xù)地供入攪拌速率為450rpm的攪拌釜中，生成白色的顆粒平均尺寸為40nm的立方相鈦酸鋇沉淀。然后用泵把含有生成鈦酸鋇的懸浮液泵入釜中，抽送完畢后將釜密閉。均速升溫到200℃，晶型轉(zhuǎn)化12h，隨釜冷卻到室溫，卸釜，首先過濾，用去離水洗滌濾餅并反復多遍，直到濾液的電導率小于100μs.cm-1，再經(jīng)過過濾，干燥得到白色的鈦酸鋇粉體。鈦酸鋇粉體的電鏡照片如圖7所示。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例14除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為260℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為0.5h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例13相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例15除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為240℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為1h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例13相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
實施例16除了晶型轉(zhuǎn)換溫度為220℃，晶型轉(zhuǎn)換時間為6h以外，其余反應(yīng)條件均與實施例13相同。與實施例1同樣地分析所獲得的鈦酸鋇粉體物性，將結(jié)果一并列入表1中。
對比例1采用與實施例1相同原料，在超重力旋轉(zhuǎn)床中一步合成出顆粒平均尺寸為30nm的立方相鈦酸鋇懸浮液，懸浮液然后經(jīng)過常壓條件下陳化1小時，懸浮液經(jīng)過過濾，洗滌，干燥得到立方相的鈦酸鋇粉體，粉體在900℃焙燒2小時，轉(zhuǎn)化為四方相鈦酸鋇。與實施例1同樣地分析所獲得鈦酸鋇粉體的物性，將獲得的結(jié)果一并列入表1中。
表1

從表1可以看出，按照本發(fā)明方法的實施例制得的鈦酸鋇粉體，由XRD衍射圖譜可知屬于四方相晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度高。由于其CV值低，以及TEM粒徑與按激光光散射法測得的平均粒徑差值很小，由此可知，鈦酸鋇粉體具有單分散性的特征。而且Ba/Ti比也達到了HG/T3587-1999的優(yōu)等品標準(優(yōu)等品的Ba/Ti比為1.000±0.003)。
由實施例6和實施例7的透射電鏡照片如圖5和圖6所示，由電鏡照片可以得知，在240℃晶型轉(zhuǎn)化溫度下，不同的晶型轉(zhuǎn)化時間得出的鈦酸鋇粉體的顆粒均勻，在較短的時間內(nèi)也能制備出分布均勻的鈦酸鋇粉體。
當晶型轉(zhuǎn)化溫度物為260℃時，晶型轉(zhuǎn)化時間對鈦酸鋇粉體的顆粒尺寸有明顯的影響。綜合以上因素，晶型轉(zhuǎn)化溫度優(yōu)選為220～240℃。
由對比例1可知，超重力直接沉淀法(HGRP)制備的立方相鈦酸鋇在900℃下進行預焙燒，雖然可以使其晶型轉(zhuǎn)化為四方相，但其顆粒尺寸卻大于100nm，介電材料在1250℃燒結(jié)后，瓷片的室溫介電常數(shù)一般達到3000。而且顆粒的團聚度增大，燒結(jié)成瓷后瓷片的燒結(jié)致密度不夠，表觀密度僅為90％。
將由實施例5制得的四方相鈦酸鋇粉體在1200℃的燒結(jié)溫度進行燒結(jié)成瓷，再經(jīng)被銀、燒銀后，用Agilent 4294A型介電頻譜儀測定室溫介電常數(shù)(測試頻率為1KHz)，分析結(jié)果顯示室溫介電常數(shù)為5000。
將由實施例6制得的四方相鈦酸鋇粉體在1200℃的燒結(jié)溫度進行燒結(jié)成瓷，再經(jīng)被銀、燒銀后，用Agilent 4294A型介電頻譜儀測定室溫介電常數(shù)(測試頻率為1KHz)，分析結(jié)果顯示室溫介電常數(shù)為5800。
根據(jù)實施例5、實施例6和對比例1的結(jié)果，可以看出，由發(fā)明方法制得的鈦酸鋇燒結(jié)成瓷時，燒結(jié)溫度低，介電常數(shù)高，具有優(yōu)異的介電性能。
本發(fā)明提出的水熱晶型轉(zhuǎn)化處理方法，水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度低，轉(zhuǎn)化時間短時，制備的粉體的平均粒徑小；當水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度高，轉(zhuǎn)化時間長時，制備的粉體的平均粒徑大。因此可以容易地根據(jù)水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度和時間制得粒徑可控的四方相鈦酸鋇粉體。
權(quán)利要求
1.一種制備四方相鈦酸鋇粉體的方法，將Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液與堿溶液反應(yīng)，生成含立方相鈦酸鋇的懸浮液，經(jīng)過陳化，洗滌，過濾，干燥得到鈦酸鋇粉體，其特征在于將立方相鈦酸鋇懸浮液，經(jīng)過水熱晶型轉(zhuǎn)化，不再經(jīng)過陳化，直接經(jīng)過冷卻，洗滌，過濾，干燥得到四方相鈦酸鋇粉體，水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度在160～260℃，晶型轉(zhuǎn)化時間在0.5～12h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于水熱晶型轉(zhuǎn)化溫度在220～240℃，晶型轉(zhuǎn)化時間1h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的立方相鈦酸鋇的懸浮液是Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液與堿溶液在超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速為100～10000rpm，在60～100℃條件下生成的含立方相鈦酸鋇的懸浮液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所用的Ti4+的溶液和Ba2+的溶液的混合液是氯化鋇和四氯化鈦以水相為介質(zhì)的混合液，鋇鈦總濃度為1.0～2.0M，氯化鋇和四氯化鈦混合液的Ba/Ti比為1.2～1.7，堿溶液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉的濃度為3～9M，鋇鈦混合液與氫氧化鈉溶液體積流量比為1.0～1.4，得到的是立方相鈦酸鋇的懸浮液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所用的鋇鈦總濃度為1.25M，氯化鋇和四氯化鈦混合液的Ba/Ti比為1.5，氫氧化鈉的濃度為6M，鋇鈦混合液與氫氧化鈉溶液體積流量比為1.2，超重力旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速為1200rpm，在95℃條件下得到的是顆粒平均尺寸為30nm的立方相鈦酸鋇的懸浮液。
全文摘要
本發(fā)明一種制備四方相鈦酸鋇粉體的方法，用液相反應(yīng)沉淀法采用Ti
文檔編號C01G23/00GK1715243SQ20041006220
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者陳建峰, 劉曉林, 閆濤 申請人:北京化工大學