制备纳米钛酸钡粉体.
制备纳米钛酸钡粉体
化学共沉淀法——制备纳米钛酸钡粉体目录 (1)成绩考评表 (2)中文摘要 (3)英文摘要 (4)1前言 (5)1 .1制备方法介绍 (6)1.2所制备的材料介绍 (9)1.3本实验主要研究内容 (12)2.实验实施阶段2.1方案介绍 (13)2.2方案具体实施 (15)3实验结果分析与讨论 (17)参考文献 (22)综合实验感想 (23)3Ba TiO 纳米粉体的制备摘要以4TiCl 为钛源，2BaCl 为钡源，采用草酸共沉淀法制备batio3粉体，研究了前驱体的煅烧温度对产物的影响，实验结果表明当煅烧温度控制在800度以上时，可制的纯度高结晶好的batio3超细粉体。
关键词：钛酸钡，草酸共沉淀，前驱体，温度English abstractThought of 4TiCl for titanium source 2BaCl for barium source,using oxalate coprecipitation preparation of batio3 powders, studied the precursor of the influence of calcining temperature on the product, the experimental results show that when the calcination temperature control over 800 degrees, can be made of high purity crystal good batio3 ultrafine powders.Key words: barium titanate, oxalate coprecipitation, precursor , temperature前言钛酸钡陶瓷是最为典型重要的铁电介质瓷和压陶瓷, 同时也是半导体瓷和独石结构介质瓷。
近年来,BaTiO陶瓷的应用范围迅速拓3宽, 并逐渐进入高技术领域, 因此, 电子行业对钛酸钡粉料的产量和质量都提出了更高的要求, 如准确化学计量比, 粒径小, 无团聚, 粒度分布均一等特点。
溶胶-凝胶法制备纳米钛酸钡
２ ４ 搅 拌 速 度 的 影 响 ．
搅 拌可 以增 大 固一 相 间 反应 物 的接 触 几 率 ， 液 因而可 以加快反 应 速度 ， 反 应顺 利 进行 ． 般 而 使 一
图 ２是 ９ ０℃温度 下煅 烧 ３ｈ得 到 的 Ｂ Ｔｉ 。 ５ ａ ０ 粉体产 品的 Ｘ ＲＤ图 片 ， 由图 可知 ， ａ Ｏ Ｂ Ｔｉ 。的特 征 衍 射峰 已经很 尖锐 ， 无杂 峰存 在 ， 标 准立 方 相 且 与
图 ３ Ｂ ＴＯ ａ ｉ 。粉 体产 品 的 ＴＥ 图 Ｍ
Ｆｉ ．３ ｇ ＴＥＭ ｉｒ ｒ ｐ ｆＢａ ｉ ｍ ｅ ｏｇ ａ ｈｓ ｏ Ｔ Ｏ３
实验 结果 表 明 ， 在其 他 工艺 条 件相 同时 ， 相 中 的 液 ｐ 值 对 水 溶 胶 能 否顺 利 形 成 起 关 键性 作 用 ， Ｈ Ｈ ｐ 值为 ７ ～９时为 最 佳． Ｈ 值 不 同 而其 它 工 艺 条件 ｐ
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 ： 究 结 果 表 明 ， 方 法 可 制 备 出 高 纯钛 酸 钡 粉 体 ， 研 该 制备 过程 中三 废 排 放 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 ， 原 料来 源 广 泛 、 价格 低 廉 、 艺环 保 、 能 等 特点 ． 工 节
作者简介 ： 田红 梅 （ ９ ９ ） 女 ， 北 公 安 人 ， 士 研 究 生 ． 究 方 向 ： 机 精 细 化 工 ． １７ 一 ， 湖 硕 研 无 指 导 老 师 ： 旺 生 ， 授 ， 士 研究 生导 师． 究方 向 ： 机 精 细 化 工 ． 徐 教 硕 研 无 ＊通 信 联 系 人
实验二溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米陶瓷粉体
实验二溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米陶瓷粉体醋酸钡255.21、钛酸丁酯340.3实验二溶胶－凝胶法制备纳米钛酸钡陶瓷粉体一、实验目的1、了解溶胶－凝胶制备纳米粉体的方法2、制备纳米钛酸钡陶瓷粉体二、实验背景和原理1. 实验背景钛酸钡(BaTiO)具有良好的介电性，是电子陶瓷领域应用最广的材料之一。
传3制备方法是固相合成，这种方法生成的粉末颗粒粗且硬，不能满足高统的BaTiO3科技应用的要求。
现代科技要求陶瓷粉体具有高纯、超细、粒径分布窄等特性，与粗晶材料相比在物理和机械性能方面有极大的差别：熔点降低，烧结温度降低、荧光谱峰向低波长移动、铁电和铁磁性能消失、电导增强等。
溶液化学法是制备超细粉体的一种重要方法，其中以溶胶－凝胶法最为常用。
2. 溶胶－凝胶法合成BaTiO3纳米粉体的基本原理溶胶—凝胶(简称Sol—Gel)法是以金属醇盐的水解和聚合反应为基础的。
其反应过程通常用下列方程式表示：（1）水解反应：M(OR)4 + χ H2O = M(OR)4- χ OH χ + χ ROH（2）缩合-聚合反应：失水缩合－M-OH + OH-M－＝－M-O-M－＋H2O失醇缩合－M-OR + OH-M－＝－M-O-M－＋ROH缩合产物不断发生水解、缩聚反应，溶液的粘度不断增加。
最终形成凝胶——含金属—氧—金属键网络结构的无机聚合物。
正是由于金属—氧—金属键的形成，使Sol—Gel法能在低温下合成材料。
Sol—Gel技术关键就在控制条件发生水解、缩聚反应形成溶胶、凝胶。
本次实验使用的钛酸丁酯(亦称丁醇钛)是一种非常活泼的醇盐，遇水会发生剧烈的水解反应。
在Sol—Gel工艺中，让溶液系统暴露在空气中从空气中吸收水分，使水解反应不充分(或不完全)，其反应式可表示为Ti(OR)4 + χ H2O = Ti(OR)4- χ OH χ + χ ROH （1）式中,R=C4H9为丁烷基，RO或OR为丁烷氧基。
未完全水解反应的生成物Ti(R)4-χ(OH)χ中的(OH)-极易与丁烷基(R)或乙羰基(R′=CH3CO)结合,生成丁醇或乙酸,而使金属有机基团通过桥氧聚合成有机大分子。
钛酸钡溶胶-凝胶法制备
溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米粉体内容：原料的计算、工艺流程(每组4个工艺参数)、反应机理、过程操作。
1、实验原理:以钛酸丁酯和氢氧化钡为原料，乙二醇甲醚和甲醇为溶剂，采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡粉体。
钛的阴离子与钡离子发生中和反应，经聚合生成Ba2+Ti(OH)62-络离子。
Ba2+Ti(OH) 62-络离子被溶剂生成的有机物长链分割包围着，在随后的干凝胶煅烧过程中，有机物长链分解，使Ba2+Ti (OH)62-络离子在高温下分解，制得纳米粉体。
能电离的前驱体-金属盐的阳离子M z+吸引水分子形成溶剂单元M（H2O）n z+(z为M离子的价数），具有保持它的配位数而强烈的释放H+的趋势：M(H2O)n z+M(H2O)n-1 (OH)(z-1) + H+水解反应：非电离式分子前驱体，如金属盐M(OR)n (n为金属离子M的原子价）与水的反应。
M(OR)n + H2O M(OH)n-1(OR)n-x +xROH缩聚反应(分两步):失水反应：M-OH + HO-M M-O-M +H2O失醇反应：M-OR +RO-M M-O -M + ROH2.工艺流程：氢氧化钡的乙二醇溶液钛酸丁酯的甲醇溶液溶胶凝胶干凝胶煅烧球磨粉体反应式：Ti (OR) 4 + 4H2O +Ba2++ 2OH-Ba2 [ Ti (OH) 6 ]2 + 4ROH高温脱水3、实验过程：BaTiO3将7.5g的氢氧化钡溶入30ml的乙二醇甲醚中，充分振荡使之形成氢氧化钡的乙二醇甲醚溶液。
将14.88g的钛酸丁酯溶入30ml 的甲醇之中，充分搅拌形成钛酸丁酯的甲醇溶液。
将上述两种溶液混合，并不停地搅拌使其充分互溶形成溶胶，然后加水少许形成凝胶。
A、原料的计算：（按得到10gBaTiO3纳米粉体为基准）M(BaTiO3)=233.23g/mol M(Ba(CH3COO)2)=255.37g/molM(Ba(OH)2)=171.33g/mol M(Ti(C4H9O)4)=340.06g/molTi (OR) 4 + Ba (OH)2 Ba2 [ Ti (OH) 6 ]2~~~~~BaTiO3 340.06g/mol 171.33g/mol 233.23g/mol14.878g 7.496g 98%转化率10 gB、步骤：m(Ba(OH)2=7.496g +30ml乙二醇甲醚 am(Ba(CH3COO)2)=14.878g +30ml 甲醇 ba +b Ba2 [ Ti (OH) 6 ]2 高温脱水BaTiO3。
溶胶_凝胶法制备钛酸钡纳米粉体研究_汪涛
胡丹等利用此方法以太酸四正丁酯和乙酸钡等主要 原料，引入四正丁氧基锆制备了 Ba(Zr0.3Ti0.7)O3(BZT) 薄 膜，并研究了其热处理工艺，以及不同烧结温度对 BZT 薄膜电性能的影响 [19] ；李青莲等也用此法以钛酸丁酯与 硬脂酸钡为原料，成功制备了粒径约 20 nm 的 BaTiO3 粉 体 [25] ；苏毅等人以钛酸丁酯和醋酸钡为原料，采用溶胶 - 凝胶法制得了颗粒外貌近似球形的钛酸钡超细粉体，粒 径分布在 20 ～ 200 nm。研究了水解用水量，溶液 pH 值， 反应温度，热处理温度等工艺参数，得出最佳工艺条件 为 ：水解用水量 85 ml，混合溶液 pH=3.5，凝胶化温度 93 ～ 95 ℃，煅烧温度 700 ～ 900 ℃ 。 [26]
2.1 溶胶 - 凝胶法的工艺过程
根据文献报道 [9-11] 该工艺包括以下过程 ：
图 1 溶胶凝胶法工艺流程图 Fig.l Process of sol-gel
44││中中国国陶陶瓷瓷││CCHHIINNAA CCEERRAAMMIICCSS││22001144((5500))第第 33 期期
2014 年 第 3 期
2 溶胶 - 凝胶法制备纳米钛酸钡材料
溶胶 - 凝胶法是一种制备纳米材料的重要方法。溶胶 - 凝胶法制备纳米钛酸钡材料的基本方法是 ：以醇作为溶 剂，Ba 和 Ti 的醇盐或无机盐经过水解形成溶胶，将该溶 胶脱水干燥，然后经焙烧便可得到纳米 BaTiO3 粉体。这种 方法适用于能形成溶胶且溶胶可以化为凝胶的氧化物系 [8]。
关键词 ：钛酸钡 ；制备 ；溶胶凝胶法
中图分类号 ：TF123
文献标识码 ：A
文章编号 1001-9642（2014）3-0004-4
常压液相法制备纳米钛酸钡粉体
高分散的 Ｂ ＴＯ 粉体 ，必须设法 降低合成反应 的温度 或 ａｉ 加入一些添加剂 ，以减少颗粒 间的团聚，同时避免颗粒 长大 。基于上述要 求，本工作研究了常压液相法制各
纳米钛酸钡 的反应条件 ，确定出最佳的合成工艺路线 。
图 １ 不 同反应 温度 样 品的 Ｔ Ｍ 照片 Ｅ
ＤＩ ＮＧ ｈ — ｎ， ＨＥ ｃ — ｉ ｇ， Ｗ ａ ｇ Ｊｎ Ｓ ｉｗｅ Ｚｈ ｎ ｙ ｎ ｎ ｉ ｇ， ＬｉＬａ —ｅ ｎ ｆ ｎ， ＪＡ ａ ｇ Ｉ Ｇｕ ｎ
（ ｏｌ ｅ ｆ ｈ ｍ ｓｙａｄＥ ｖｒｎ ｎａ Ｓ ｉ ｃ， ｅ ｅ Ｕ ｉｅｓ ｙＢ ｏ ｉｇ ７ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｅ ｉｔ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｃｅ ｅ Ｈ ｂ ｉ ｎｖ ｒ ｔ ａ ｄｎ １０ ， ｈｎ ） ｅ ｏＣ ｒ ｏ ｌ ｎ ｉ， ０
图 ４ 不 同时间下所得样 品的 ｘ Ｄ衍 射 图 Ｒห้องสมุดไป่ตู้
Ｆ ｇ ４ＸＲＤ ａ ｔｒ ａ ｐ ｅ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｉ ｅ ｉ ｐ ｔｅｎｓｏｆｓ ｍ ｌ ｓｉ ｉ ｒ ｎ ｍ ｔ
３３ 反应温度对 产物组成 的影响 ． 图３ 是在不 同温 度下 反应 ３ 所得样 品的 Ｘ Ｄ 图谱 ｈ Ｒ （ 为碳酸钡 杂质峰位 置 ） 。由图中可 以看 出在 ３ ℃ 时， ３ 还未出现 Ｂ ＴＯ 的特 征峰 ，而 Ｂ Ｃ 的特征 峰比较突 ａｉ３ ａ Ｏ３ 出； 当温 度升高至 ４ ＊ 时 ， ２（ ２ 开始 出现 Ｂａ ｉ ３ ＴＯ 的特 征峰 ， 但是强度较 小 ，Ｂ Ｃ ３的峰仍然突 出，６ ℃ 时 Ｂ ＴＯ３ ａ０ ０ ａｉ 的特征峰 已经 比较强 ，Ｂ Ｃ ａ Ｏ 的峰 明显减弱 。７ ℃时 ， ０ 杂质峰基本 消失 ，出现 了纯相 Ｂ ＴＯ 的衍射 峰。而 当 ａｉ３ 反应 温度高于 ８ ℃时 ，却又 出现 了 Ｂ Ｃ 的杂 质峰 。 ０ ａ Ｏ３
溶胶一凝胶法制备纳米钛酸钡
实验方案设计方案溶胶一凝胶法制备纳米钛酸钡学院：化学与化工程学院年级： 2011级专业：材料化学姓名：何珊溶胶一凝胶法制备纳米钛酸钡摘要以溶胶一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，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，该方法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，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，原料来源广泛、价格低廉、工艺环保、节能等特点.关键词：溶胶一凝胶法；纳米钛酸钡；重晶石1 引言钛酸钡(BaTiO。
)有优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，是电子陶瓷元器件的基础母体原料¨ ]．纳米钛酸钡的合成方法主要有固相烧结法、醇盐水解法、水热法、溶胶凝胶法、微乳液法、共沉淀法等_3 ]．其中固相烧结法是利用BaCO~和等物质的量的TiO。
混合后，经高温灼烧而成，合成的BaTiOa粉体均匀性差、颗粒粒径粗、杂质含量较高口，目前国内大多数生产厂家仍用此法生产，质量已经不能满足高技术发展的需要．共沉淀法和水热合成法对原料和设备要求较高，操作过程比较复杂；溶胶一凝胶法由于反应温度低、操作简单、反应过程容易控制、粒度分布均匀细小等一系列优点而备受人们关注[1 H]．本研究利用硫酸钛、重晶石、硝酸、氨水为基本原料，采用溶胶一凝胶法合成纳米BaTi03粉体，探索出实验室溶胶凝胶法制备BaTiO3纳米粉体的无机生产工艺．2 实验目的2.1 利用Ti(SO ) 、重晶石、硝酸、氨水为原料采用溶胶一凝胶法合成BaTiO。
粉体，原料来源广泛、价格低廉，过程操作简单，经950℃高温灼烧3 h得到BaTiO3粉体．2．2 通过XRD分析、TEM 形貌分析等分析手段，学会对制得的粉体进行各种性能粉体为单纯的立方相，粒径均匀，大小在40 的表征和测试，使实验制备的BaTiO3nm 左右，无严重的团聚现象，满足纳米粉体的要求．3 实验原理溶胶-凝胶法的基本原理是：易水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化；再经过干燥等后处理工序除去含有化学吸附性的羟基、烷基及物理吸附性的有机溶剂和水，就可制得所需的陶瓷粉体。
制备纳米钛酸钡粉体
制备纳米钛酸钡粉体化学共沉淀法——制备纳米钛酸钡粉体目录 ..................................................................... ...........................(1) 成绩考评表...................................................................... ......................(2) 中文摘要...................................................................... .........................(3) 英文摘要...................................................................... ..........................(4) 1前言...................................................................... ...............................(5) 1 .1制备方法介绍...................................................................... . (6)1.2所制备的材料介绍...................................................................... . (9)1.3本实验主要研究内容....................................................................(1 2)2.实验实施阶段2.1方案介绍...................................................................... (13)15) 3实验结果分析与 2.2方案具体实施...................................................................... ..........(讨论...................................................................... .(17) 参考文献...................................................................... (22)综合实验感想...................................................................... . (23)BaTiO3纳米粉体的制备摘要以TiCl4为钛源，BaCl2为钡源，采用草酸共沉淀法制备batio3粉体，研究了前驱体的煅烧温度对产物的影响，实验结果表明当煅烧温度控制在800度以上时，可制的纯度高结晶好的batio3超细粉体。
常压液相法制备纳米钛酸钡粉体
应 温 度 为 ７ ℃ 、反 应 时 间 ２ ０ ｈ和 Ｎａ Ｈ ： ｉ ｈ ｉ ｌ Ｏ ＴＣ ＝ ０：
ＴＣ 、Ｂ Ｃ ・４Ｏ 和 Ｎａ 等均为 国产 分析纯试 ｉ ｈ ａ ｈ２ ２ １ ＯＨ 剂 ，全部实验用水 为二次蒸馏水 。主要 仪器有：Ｙ ２０ －０ ０ 型 ｘ射线衍射仪 （ 丹东 ） Ｊ Ｍ．０ Ｓ ， Ｅ １０ Ｘ透射 电子显微镜 ，
维普资讯 助 Βιβλιοθήκη 能 财 许
２０ 年增刊 （８ 卷 ０７ ３）
常压液 相法制备纳 米钛 酸钡粉体
丁士 文 ，何振 英 ，王 静 ，李 兰芬 ， 贾 光
（ 河北大 学 化学与环境科 学学 院，河 北 保定 ０ １０ ） ７ ０ ２
摘
要 ： 以 ＴＣ 、Ｂ Ｃ２ １２ ｉｈ ａ １２ ０和 Ｎ Ｏ ．４ ａ Ｈ为主要原料 ，
Ｆ ｇ １ＴＥＭ ｈ ｔ ｇ ａ ｆｓ ｍ ｐ ｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｐ ｏ ｏ ｒ ｐｈｏ ａ ｌ ｓａ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｄ
从 图 １中看 出，样 品基本 呈球形 ，粒径在 ６ ｎ ０ ｍ左 右， 分布 比较均匀 。 但是我们 发现随着反应 温度 的升高， 产物的粒径逐渐 增大；硬 团聚程度与 反应温度成正 比。 这可能是 由于单核 向多核 转变过程中 ，晶核生长引发 的
表 明产 品为立 方晶系 Ｂ ＴＯ ，钙钛矿 结构 。 ａｉ３
基 金项 目：河 北 省 自然 科 学基 金 资助 项 目 （ ９ ０ ８ ２９ ７ ） 收 到稿 件 日期 ：２ ０ ．４２ ０ ７０ ．７ 通讯 作者 ： 丁士 文 作 者简 介 ：丁 士 文 （９ ４ ） 男，河 北 涞 水人 ，教 授 ，主 要 从事 无 机 纳米 材 料及 功 能 陶瓷材 料 的研 究 。 １５一 ，
全12-6溶胶---凝胶法制备纳米钛酸钡
武汉工程大学化工与制药学院,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室
原料及试剂 :重晶石粉, BaSO4 质量分数≥95% ;硫酸钛, 国药集团化学试剂有限公司生产; 硝酸, 武汉市亚泰化 工试剂有限公司生产;氨水, 武汉市亚泰化工试剂有限公 司生产;所用水为去离子水.
仪器设备:电热恒温水浴锅, DZKW2D2型,北京市永光明医 疗仪器厂生产; 电子恒速搅拌器, GS122B型,上海安亭电 子仪器厂生产; 真空干燥箱, ZK282A 型, 上海实验仪器 总厂生产;SHZ2D循环水式真空泵, 巩义市英峪予华仪器 厂生产; 箱式电阻炉, 湖北英山国营无电元件厂生产; AL204 电子天平,梅特勒一托利多仪器(上海)有限公司生 产.
工艺流程
结果与讨论
1 :产品中Ba/ T i摩尔比的测定
粉体中Ba/ T i 摩尔比分析采用的方法如下 Ba质量分数的测定采用 BaSO4 重量法, 取少量BaTiO3 (约0. 1- 0. 2 g) , 用20-30 mL 浓盐酸溶解至完全,得到清亮的溶液, 然后在搅拌 条件下加入2 mL 硫酸溶液( 1:15) , 发现有温 1 h.冷却后用滤纸过滤, 并用 0.5 mol · -1的稀硫酸冲洗滤纸,将滤纸及白色沉淀一起转移至恒重的瓷坩锅中, L 臵于马弗炉中于400 0C灰化3 h,再升温至800 0C灼烧1 h.冷却后称量 得到 BaSO4 的质量,然后折算为Ba2+的物质的量; 粉体中 Ti含量的测 定采用H2O2 吸收光度法.测试结果如表所示.
1-2、钛酸钡合成
钡钛摩尔比1:1配料混合 13O℃回流1h
钡先驱体+纯钛酸丁酯
钡钛复合醇盐
加 入 去 离 子 水
钛酸钡陶瓷粉体
干凝胶
陈化一周
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化学共沉淀法——制备纳米钛酸钡粉体目录 (1)成绩考评表 (2)中文摘要 (3)英文摘要 (4)1前言 (5)1 .1制备方法介绍 (6)1.2所制备的材料介绍 (9)1.3本实验主要研究内容 (12)2.实验实施阶段2.1方案介绍 (13)2.2方案具体实施 (15)3实验结果分析与讨论 (17)参考文献 (22)综合实验感想 (23)3Ba TiO 纳米粉体的制备摘要以4TiCl 为钛源，2BaCl 为钡源，采用草酸共沉淀法制备batio3粉体，研究了前驱体的煅烧温度对产物的影响，实验结果表明当煅烧温度控制在800度以上时，可制的纯度高结晶好的batio3超细粉体。
关键词：钛酸钡，草酸共沉淀，前驱体，温度English abstractThought of 4TiCl for titanium source 2BaCl for barium source,using oxalate coprecipitation preparation of batio3 powders, studied the precursor of the influence of calcining temperature on the product, the experimental results show that when the calcination temperature control over 800 degrees, can be made of high purity crystal good batio3 ultrafine powders.Key words: barium titanate, oxalate coprecipitation, precursor , temperature前言钛酸钡陶瓷是最为典型重要的铁电介质瓷和压陶瓷, 同时也是半导体瓷和独石结构介质瓷。
近年来,BaTiO陶瓷的应用范围迅速拓3宽, 并逐渐进入高技术领域, 因此, 电子行业对钛酸钡粉料的产量和质量都提出了更高的要求, 如准确化学计量比, 粒径小, 无团聚, 粒度分布均一等特点。
化学共沉淀法具有工艺简单、成本低、合成的粉体纯度高、粒径小等优点, 是很有发展前景的粉体合成方法。
化学共沉淀法合成钛酸钡在我国已有研究和生产, 但产品批量小、质量不稳定, 远远不能满足市场需求。
本文研究反应温度、反应溶液浓度等因素对所得钛酸钡粉体性能的影响, 为实现化学共沉淀法合成优质钛酸钡陶瓷粉体的大规模工业化生产提供工艺条件常见的制备方法介绍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。
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.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。
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。
而且粉体无须煅烧, 可以直接用于加工成型, 这就可以避免在煅烧过程中晶粒的团聚、长大和容易混入杂质等缺点。
3.溶胶凝胶法钛酸钡(BaTiO ) 在当今科技领域里占有重要地位, 它是电子3陶瓷领域应用最广泛的材料之一。
钛酸钡是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料, 是一种具有高介电常数和低介电损耗的铁电材料,被广泛应用于制作热敏电阻器( PTCR) 、多层陶瓷电容器(MLCC) 、电光器件和DRAM 器件。
现代技术要求BaTiO粉料具有高纯、超细、粒径分布窄3等特性, 而传统的BaTiO固相合成法制得的粉体颗粒粗且硬, 无法3满足高科技的要求,所以液相法是制备BaTiO纳米粉体的一种重要方3法, 其中溶胶-凝胶法是最为常用且较优异的.为制备高性能低成本压电陶瓷材料, 以无机锆为锆源, 低价的乙酸与乙二醇为溶剂, 采用So l-Ge l法制备Ba( Zr, T i) O3 溶胶和纳米粉体. XRD和TEM 分析显示, 所制备的粉体为纯钙钛矿相, 近球形, 粒径在nm40左右. 通过IR、GC -M S分析了锆钛酸钡溶胶的形成机理, 结果表明: 在锆钛酸钡的溶胶过程中乙二醇、乙酸与乙酸钡、钛酸四丁酯、柠檬酸锆发生化学反应, 生成以金属氧键为中心, 乙二醇与冰乙酸为中间络合支架的链状聚合体, 提高了溶胶凝胶的质量和稳定性.4.草酸盐共沉淀法BaTiO陶瓷粉体传统的制备方法是以BaCO3 和T iO2 为原料, 3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BaTiO陶瓷粉体的方法,3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BaTiO可在较低温度下直接生成,3产物粒径小, 但该法存在反应较难, 晶化时间长; 共沉淀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。
以Ti(OC4H 9 )4 作钛源, Ba( Ac)2 、BaCl2 或Ba(NO3 )2 作钡源, 采用草酸盐共沉淀法制备BaTiO3 粉，具体过程为首先控制草酸物质的量为T i 与Ba 物质的量之和,即n( H2C2O4 ) = n( Ti) + n( Ba) , 分别称取各原料, 将草酸、钡盐分别溶于适量的水中配成水溶液。
在不断搅拌下将Ti(OC4H9 )4 滴入草酸溶液中, 先有白色T i( OH) 4 沉淀生成, 而后沉淀与草酸反应形成易溶的TiOC2 O4 。
待沉淀完全溶解后, 在搅拌下慢慢滴入钡盐水溶液, 同时用2 mol / L- 1的稀氨水使反应体系的pH 值保持在2. 5 左右, 使钡、钛能完全共沉淀生成草酸氧钛钡。
沉淀经过滤、洗涤, 在电热干燥箱中110℃下干燥得前驱物, 前驱物在马弗炉中一定条件下焙烧得疏松的BaTiO粉体:3BaTiO(C2O4 )2-4H2O =BaTiO+ 2CO+ 2CO2 + 4H2O3钛酸钡纳米粉体钛酸钡(BaTiO)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典3型铁电体，它具有高介电常数、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，被广泛应用于制备高介陶瓷电容器、多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻、动态随机存储器、谐振器、超声探测器、温控传感器等，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。
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mmm6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Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(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。
为了方便起见，通常采用单斜晶系的参数来描述正交晶系的单胞。
这样处理的好处是使我们很容易地从单胞中看出自发极化的情况。
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。
从晶胞来看，相当于原立方晶胞的一根体对角线伸长了，另一根体对角线缩短了。
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。
在130℃（即居里点）以上，钛酸钡晶体呈现顺电性，在130℃以下呈现铁电性。
钛酸钡晶体的自发极化钛酸钡是一种典型的铁电体，所以提到钛酸钡，就一定要提到它的自发极化。
一般来讲，电介质的电极化过程（方式）有三种，即电子位移极化、离子位移极化和固有电矩转向极化。
对于钛酸钡而言，经过物理学家的严格推算，钛酸钡的自发极化的贡献主要来自于Ti4+的离子位移极化和氧八面体其中一个O2-的电子位移极化。
钛酸钡晶体的铁电畴钛酸钡晶体是由无数钛酸钡晶胞组成的。
当立方钛酸钡晶体冷却到居里点Tc时，将开始产生自发极化，并同时进行立方相向四方相的转变。
在发生自发极化的时候，其中一部分相互临近的晶胞都沿着原来立方晶胞的某个晶轴产生自发极化，而另一部分相互临近的晶胞可能沿原立方晶胞的另一个晶轴产生自发极化。
这样当钛酸钡转变成四方相后，晶体就出现了沿不同方向自发极化的晶胞小单元，我们称之为电畴。
也就是说，通过降低温度，晶体从顺电相转变为铁电相时，由于自发极化，引起表面静电相互作用变化，产生电畴结构。
电畴的类型、畴壁的取向，除了主要由晶体的结构对称性决定外，同时还要满足以下两个条件：① 晶格形变的连续性：电畴形成的结果，使得沿畴壁而切割晶体所产生的两个表面上的晶格连续并相匹配。