pH值对水热法合成钛酸钡粉体的影响[1]

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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。

pH值对BaTiO3纳米粉体性能的影响

pH值对BaTiO3纳米粉体性能的影响摘要本文研究了溶胶-凝胶过程中不同pH值条件下制得钛酸钡纳米粉的性能，从双电层理论及反应机理分析讨论了pH值对胶体的形成及团聚状态的影响，得到了反应的优化条件(溶液的pH 值应控制在8以上)，制得粒径小、颗粒分布均匀、少团聚的 BaTiO3纳米粉体.关键词钛酸钡，溶胶-凝胶， pH 值分类号TF 123Effect of pH Value on the Property of BaTiO3 Nano PowderLUAN Wei-Ling GAO Lian GUO Jing-Kun( State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences Shanghai 200050China)Abstract The property of BaTiO3 nano powder prepared by the sol-gel method at different pH values was investigated. The effect of pH value o n gel formation and aggregates was discussed with double electric layer theory and reaction mechanism. The optimal preparing condition of the powder was proposed (pH8).Key words BaTiO3, sol-gel, pH value1 引言BaTiO3是一种重要的电子陶瓷材料，具有广泛的用途.随着材料科学的发展，要求粉体具有颗粒细、团聚少、组份均匀等特点.传统的BaTiO3粉体制备方法已不能满足现代科技的需要，溶液化学方法正越来越多地用于纳米粉体的制备过程中.溶胶-凝胶法是制备纳米粉体的一种重要方法，这种方法具有反应温度低、操作简单、反应过程易于控制、产物纯度高、粒度分布均匀、细小等优点[1],因此被广泛地应用于制备各种超细粉末的工艺中.溶胶-凝胶法制备粉体是一个复杂的过程，从形成溶胶，颗粒连结成凝胶网络，凝胶干燥，到煅烧的每一阶段均可导致颗粒长大及团聚体的形成，因此对每一阶段都需严格控制.我们在实验过程中考察了溶液的pH值对粉体性能的影响，发现它不仅影响缩聚反应的进行，而且对团聚的形成也起重要的作用.2 实验采用溶胶-凝胶法制备BaTiO3纳米粉体的工艺流程如图1所示[2].溶液的pH值通过滴加硝酸和氨水进行调控.用美国Brookhaven公司生产的Zetaplus电位仪测量溶液的ζ电位.将制得的粉体在煅烧后,用X射线衍射仪分析其相成分，在透射电镜下观察其实际颗粒分布情况.3 结果和讨论实验中考察了三种pH值(pH=4、7、9)条件下的反应情况.在pH=4的样品中不能形成凝胶，得到的是白色沉淀.这种沉淀经600°C煅烧后，做XRD分析(如图2)，发现粉体是四方相BaTiO3，(001)、(002)等晶面的衍射峰都发生了分裂，并且无其它相的衍射峰存在.在透射电镜下(图3)，看到粉体的团聚很严重，大部分颗粒聚集在一起，只有少量游离的单个颗粒.在pH=7时，得到的凝胶较混浊，呈白色.600°C煅烧后粉体也是四方相BaTiO3.透射电镜下观察粉体的颗粒分布，看到粉体部分团聚，其中的团状结构是由许多小晶粒组成.当pH=9时，得到的凝胶是透明的，煅烧后粉体的颗粒极小.粒径分布均匀，极少团聚，XRD分析结果说明粉体是立方相BaTiO3，无衍射峰的分裂现象，这与文献报道[3]的结果一致.图1BaTiO3粉体制备工艺流程图Fig.1Flow sheet for BaTiO3 synthesis of图2 600°C煅烧的BaTiO3粉体X射线衍射谱Fig.2 XRD patterns of BaTiO3 powder after calcined at 600°C图3 不同pH值粉体的TEM照片Fig.3 Micrographs of BaTiO3(a) pH=4, (b) pH=7, (c) pH=9考察粉体的pH值与ζ电位的关系，如图4所示.粉体的等电点在1.7～1.9间.在低于等电点的一端，随pH值的减小,粉体的ζ电位迅速升高；在高于等电点端，ζ电位随pH值的增大缓慢降低，在pH=8以上，ζ电位基本保持不变.溶液的pH值对反应过程和生成物的性能影响很大.由于Ti(OBu)4极易与H2O发生反应，生成Ti(OH)4沉淀.在碱性条件下，羟基与醇钛及水分子相互作用，生成Ti(OH)62-络离子.然后这种钛的阴离子与钡离子发生中和反应，再经聚合生成Ba2+Ti(OH)22-离子.反应方程可表示为：其中钛络离子的生成必须在碱性条件下进行.由此解释了pH值的不同引起粉体性能较大差异的原因.在溶液pH=9时，水解反应由OH-的亲核取代引起，水解速度大于聚合速度，水解比较完全，凝胶的形成主要由缩聚反应机理控制，凝胶结构有序程度好.另外，根据双电层理论[4]，由于偏离等电点，胶粒间的相互排斥势能增加，减小了颗粒间的团聚作用.当pH值减小到7以下，由于缩聚反应速率远大于水解反应，水解由H3O+的亲电机理引起，缩聚反应在水解完全进行前即已开始，得到的是水合二氧化钛，不能形成钛络离子，并且因为靠近等电点，胶粒的团聚程度较高.在中性溶液中，由于水的电离为反应提供了OH-，因而能够得到凝胶骨架.但由于OH-浓度较低，反应中仍然会部分形成水合二氧化钛沉淀，包容在凝胶中，使得凝胶的颜色变白，粉体的性能略差.图4BaTiO3粉体的ζ电位与pH值的关系Fig.43 powder因此，在Sol-Gel反应过程中，应控制溶液pH值在8以上.以获得性能优良的粉体.4 结论采用溶胶-凝胶方法制备BaTiO3纳米粉体的过程中，溶液的pH值对胶体的形成和粉体的粒径、团聚影响较大.pH值在7以下时，不能形成凝胶，粉体强烈团聚.调整pH值为8以上，得到的粉体粒径小、颗粒分布均匀、少团聚.作者单位：中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050参考文献--27,3 (2): 183--栾伟玲，高濂，郭景坤(LUAN Wei-Ling, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials)， 1998， 13 (4): 457--462，Weamoreland C G. J. Am. Ceram. Soc., 1991, 74 (12): 3100--3111。

pH值对水热法合成Bi_(2)WO_(6)形貌和光催化性能的影响

pH值对水热法合成Bi_(2)WO_(6)形貌和光催化性能的影响李文涛;欧阳思仪;程照麟;刘欣;李家科【期刊名称】《陶瓷学报》【年(卷),期】2022(43)4【摘要】以Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O和Na_(2)WO_(4)·2H_(2)O为主要原料,NaOH和HNO_(3)为pH值调节剂,采用水热法合成Bi_(2)WO_(6)。

研究了前驱体溶液的pH值对合成Bi_(2)WO_(6)形貌和光催化性能的影响。

借助XRD、SEM、BET和UV-VIS等检测手段对合成试样的物相组成、微观形貌、比表面积和光吸收性能进行表征。

以汞灯为光源,考察了试样对亚甲蓝的光催化降解性能。

结果表明:前驱体溶液的pH值对合成Bi_(2)WO_(6)形貌和光催化性能有影响显著,当前驱体溶液的pH为4时,合成的Bi_(2)WO_(6)呈花球状,具有最小带隙(2.50 eV)和较大比表面积(30.48 m^(2)·g^(−1)),从而导致Bi_(2)WO_(6)具有最佳光催化性能,在光照120 min条件下,对亚甲蓝的降解率达96.8%,且光催化反应符合一级反应动力学方程。

【总页数】7页(P605-611)【作者】李文涛;欧阳思仪;程照麟;刘欣;李家科【作者单位】景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75【相关文献】1.pH值对水热法合成EuF_3纳米晶形貌的影响2.pH值对水热法合成纳米LaPO4粉体的物相和形貌的影响3.pH值对水热合成氧化锌粉体形貌及光催化性能的影响4.pH值对水热法合成EuF3纳米晶形貌的影响5.水热pH值对溴氧化铋组成、形貌及光催化性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

pH值及含水量对自蔓燃制备TiO2光催化性能的影响

pH值及含水量对自蔓燃制备TiO2光催化性能的影响史载锋;李娟;李慧;邓峰;龙振国【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2011(017)003【摘要】为了考察pH值及含水量对溶胶-凝胶自蔓燃法制备TiO2粉体光催化性能的影响,以TiO(NO3)2为前驱体,在原料、燃烧剂和燃烧助剂的物质的量比为n(TiCl4):n(C6H8O7):n(NH4NO3)=1:1:3,以及煅烧温度550℃不变的情况下,改变溶胶pH值和含水量,制备TiO2粉体,利用X射线衍射和扫描电镜进行结构表征,通过降解亚甲基蓝验证光催化性能.结果表明:该条件下制备的TiO2粉体具有松散、多孔的特性,晶型为锐钛矿.在pH值为7、含水质量分数为50%的条件下,TiO2的光催化活性最高.【总页数】3页(P23-25)【作者】史载锋;李娟;李慧;邓峰;龙振国【作者单位】海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158;海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158;海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158;海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158;海南师范大学化学与化工学院,海南海口571158【正文语种】中文【中图分类】TQ134.11【相关文献】1.自蔓燃工艺制备纳米TiO2降解制药废水的研究 [J], 李灵芝;李建渠;包国成2.制备液pH值对TiO2光催化性能的影响 [J], 谢云龙;郭航鸣;朱康琴;郑盼聪;钟依均3.不同pH值制备的TiO2和TiO2/SiO2催化剂结构、表面性质及光催化活性 [J], 仇伟;任成军;龚茂初;侯云泽;陈耀强4.溶胶-凝胶自蔓燃法制备铁掺杂纳米TiO2光催化剂 [J], 史载锋;宋雪芳;李娟5.溶胶-凝胶自蔓燃法制备TiO2粉体及光催化性能 [J], 和娇娇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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
实验目的：
通过水热合成方法制备钛酸钡粉体，并对其形貌和结构进行表征。

实验原理：
水热合成是一种通过在高温高压水环境中进行化学反应合成材
料的方法。

在钛酸钡的水热合成过程中，钛源和钡源在水溶液中反应生成钛酸钡晶体。

实验步骤：
1. 将适量的钛源（如钛酸四丁酯）和钡源（如硝酸钡）溶解在
适量的去离子水中，得到钛酸钡的前驱溶液。

2. 将前驱溶液转移到一个高压容器中，并封闭容器。

3. 将高压容器放入高温高压水热反应器中，设置反应温度和时间。

4. 反应结束后，将高压容器取出，冷却至室温。

5. 离心或过滤固体沉淀，用去离子水洗涤并干燥。

实验结果：
钛酸钡粉体呈白色，形貌呈不规则颗粒状。

使用扫描电子显微镜（SEM）对其形貌进行观察，发现颗粒大小均匀，粒径约为1-10μm。

使用X射线衍射（XRD）对其结构进行分析，得到的衍射峰与钛酸钡
标准谱图相吻合，证明合成的钛酸钡为晶体结构。

同时，红外光谱（IR）分析也证明了钛酸钡的合成。

实验结论：
通过水热合成方法成功制备了钛酸钡粉体，其形貌呈不规则颗粒状，结构为晶体。

实验结果符合预期，证明了水热合成法制备钛酸钡的可行性。

pH值对水热法合成钛酸钡粉体的影响[1]

.6 陕西科技大学学报 Dec.2003 6 JOU R NAL OF SHAA NX I U N IVERSIT Y OF SCIENCE&T ECHNOL OGY Vol.21 文章编号:1000-5811(2003)06-0006-04pH值对水热法合成钛酸钡粉体的影响蒲永平1,3,高小利2,宁叔帆3,陈寿田3(1.陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西咸阳 712081;2.北方照明电器(集团)服务有限公司,陕西宝鸡 721006;3.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西西安 710049)摘要:采用BaCl2-T iCl4-NaOH系统,通过水热反应合成了高纯钛酸钡粉体,提出了以[NaOH]/[TiCl4]作为衡量反应体系碱度的标准,通过精确测量pH值,在[NaOH]/[T iCl4]=10,Ba/T i=3.0,240 反应6h制得高纯的钛酸钡粉体,经检验没有碳酸钡杂质,本文讨论了溶液pH值对水热法合成钛酸钡粉体物相组成及颗粒度的影响。

关键词:水热法;pH值;钛酸钡粉体中图分类号:T Q174 文献标识码:A0 引言钛酸钡是一种性能优异的强介电和铁电材料,被广泛用于热敏电阻器(PTCR)、多层陶瓷电容器(MLC)和电光器件、压电换能器等电子元器件的制造,被誉为电子工业的支柱。

水热法是利用湿化学法直接合成单晶体和高性能氧化物粉体的有效方法之一,其与传统的固相反应法、So-l Gel工艺和化学共沉淀法等相比具有以下优点:(1)组分可控、纯度高;(2)形貌可控;(3)不需要球磨和煅烧。

高纯超细钛酸钡粉体的合成对于提高钛酸钡基陶瓷的介电特性和低温烧结精细陶瓷都有很高的实用价值。

水热法合成钛酸钡,尤其是合成四方相钛酸钡,是目前此领域研究的一个热点问题。

关于水热法合成钛酸钡的工艺参数(如前驱物的Ba/T i、介质的pH值以及反应温度和时间等),共同的认识是合成钛酸钡必须在高碱介质中进行 1 ,但高碱环境会对粉体的纯度产生很大的影响。

水对BaTiO_3纳米晶体形状及尺寸的影响[1]

第31卷第1期重庆大学学报Vol .31　No .1　2008年1月Journal of Chongqing UniversityJan .2008　文章编号:10002582X (2008)0120022202水对BaTiO 3纳米晶体形状及尺寸的影响苗　静,胡陈果,韩向宇,奚　伊(重庆大学数理学院,重庆400030)摘　要:采用复合氢氧化物熔剂法(CHM ),以BaCO 3和Ti O 2为原料在200℃、48h 的生长条件下成功合成出立方相BaTi O 3纳米晶体,研究了加入不同剂量去离子水对晶体生长的影响。

用X 射线衍射仪(XRD )、扫描电镜(SE M )对产物的晶相、形貌进行了分析。

结果显示,获得的BaTi O 3晶粒平均尺寸可从70n m 增加到400n m ,加水还可以将BaTi O 3晶粒由立方形调节为近似球形。

关键词:复合氢氧化物熔剂法;钛酸钡;纳米晶体中图分类号:T B383文献标志码:AI nfluence ofWater in Synthesis of BaTiO 3NanocrystalM IAO J ing,HU Chen 2guo,HAN X iang 2yu,X I Yi(College of Mathe matics and Physics,Chongqing University,Chongqing 400030,P .R.China )Abstract:BaTi O 3nanocrystalline particles starting fr om BaCO 3and Ti O 2have been successfully synthesized by CH M method at 200℃for 48h .The influences of water in synthesizing p r ocess have been investigated .Mor phol ogy and particle size were characterized by XRD and SE M ,indicating that s phere 2like BaTi O 3nano 2sa mp les with sizes of 70～400nm could be got when adding s ome water in ra w materials .Key words:co mposite 2hydr oxide 2mediated;BaTi O 3;nanocrystal BaTi O 3是典型的钙钛矿结构(ABO 3)材料,具有优良的铁电、压电和绝缘性能,被广泛应用于陶瓷电容器[1]、热敏电阻及光电器件中[2]。

pH值及含水量对自蔓燃制备TiO2光催化性能的影响

特性，晶型为锐钛矿。在ｐ值为７Ｈ、含水质量分数为５％的条件下，Ｏ
ＴＯ的光催化活性最高ｉ：
关键词：Ｈ值；含水量；光催化活性ｐ
粉中图分类号：Ｑ１４１１体Ｔ３．
ｔｅｉ，Ａ）称低温燃烧合成（ｗｔｅａｒＣｒｈｓＳＳ也ｓ１ — ｍｐｒｔｅＯ — ｏｅｕｎ
ＰｏｏａａｙｉｔｉｆＴｉｅａｅｔｈｔｃｔｌｔＡｃｉｔｏＯ２Ｐｒｐｒｄｗｉｃｖｙｈ
Ｓｏ－ｌＧｅｔ — ｎｔｇＳｙｔｅｉＭｅｈｄｌＡｕｏｉｉｎｎｈｓｓｇｉｔｏ
点，越来越受到人们的重视。目前采用该法制备了纳
摘要：为了考察ｐ值及含水量对溶胶一胶自蔓燃法制备ＴＯ粉体Ｈ凝ｉ
光催化性能的影响，ＴＯ（前驱体，原料、燃烧剂和燃烧助以ｉＮＯ）为在
剂的物质的量比为ｎ（Ｃ１）：Ｃ６０７ｎ（Ｔｉ４ｎ（Ｈ８）：ＮＨ４Ｎ０３＝１：１：以及煅）３，
米钛酸钡粉体、分稳定化氧化锆（Ｓ）瓷微粉部ＰＺ陶等，但是对于制备纳米ＴＯ光催化剂的研究报道仍ｉ：
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ＳｉａｅｇＬｕｎＬｉｈＺｉｎ，ｉａ，ｉｆＪＨｕ，
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微波—水热法合成纳米钛酸钡原料

微波—水热法合成纳米钛酸钡原料陈舰;杨浩南【摘要】结合水热法和微波加热的优点,设计了三因素三水平的正交试验方案,采用微波—水热法合成纳米钛酸钡(BaTiO3)原料.用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)对合成的BaTiO3原料进行检测和表征,用直观分析法处理结果,得出BaTiO3纳米原料的最佳合成工艺:反应温度70℃,反应时间30 min,反应物浓度0.2 mol/L.【期刊名称】《五邑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(027)001【总页数】6页(P69-74)【关键词】微波—水热法;纳米BaTiO3原料;激光粒度分析【作者】陈舰;杨浩南【作者单位】东莞理工学院化学与环境工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院化学与环境工程学院,广东东莞 523808【正文语种】中文【中图分类】O611.4钛酸钡（BaTiO3），又称偏钛酸钡，是一种具有良好铁电性和很强介电性的精细化工产品. BaTiO3原料作为电子工业和特种陶瓷等高新技术的重要基础原料，主要应用于多层陶瓷电容器（MLCC）、电子计算机的记忆元件、晶界陶瓷电容器、正温度系数热敏陶瓷（PSTR）、半导体陶瓷等. 电子产品的快速增长，使得对具有更小粒径、更高纯度、形貌均匀的BaTiO3原料的需求量越来越大.目前BaTiO3原料的合成方法主要有固相烧结法、化学沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热合成法等. 与传统合成法相比，微波—水热法在很多方面表现出了优势，如瞬间使物体整体温度达到结晶化温度，沉淀凝胶快速溶解均匀成核并迅速达到饱和，结晶化时间缩短[1]. 微波—水热法合成BaTiO3的影响因素有：溶液pH值[2]、反应时间[3]、钡钛比例[4]、反应温度[5]、分散剂[5]等，但最佳工艺参数还在探索中. 本文选用钛酸丁酯和硝酸钡Ba(NO3)2为原料，NaOH为矿化剂，设计三因素三水平的正交试验方案，寻找用微波—水热法制备BaTiO3原料的最佳工艺条件.：化学纯，天津市光复精细化工研究所；Ba(NO3)2：分析纯，天津市福晨化学试剂厂；NaOH：分析纯，汕头市西陇化工厂有限公司；无水乙醇：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；冰醋酸：分析纯，天津市大茂化学试剂厂.微波固相合成仪：T640，莱伯泰科有限公司；恒温磁力搅拌器：81-2，上海司乐仪器厂；电子天平：FA2004，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；电热鼓风恒温干燥箱：101-1A，上海讯能电热设备有限公司；X射线衍射仪：UItima IV，日本理学株式会社；激光粒度分析仪：RISE-2008，济南润之科技有限公司；扫描电子显微镜：JSM-7600F，日本电子株式会社.1.2 实验操作1）将Ba(NO3)2溶于蒸馏水，配制成0.3 mol/L的Ba(NO3)2溶液；将溶于无水乙醇，配制成0.3 mol/L的溶液；将NaOH溶于蒸馏水，配制成2 mol/L的溶液.2）取100 mLNaOH溶液加热至80℃，冷却至室温，在恒温磁力搅拌下，逐滴加入100 mL 溶液，最后加入100 mL Ba(NO3)2溶液. 混合均匀后，用pH试纸检测pH值（＞13）. 将乳白液倒入反应釜中，设置好反应时间和反应温度，在微波固相合成仪中反应.3）反应结束后，将反应液抽滤，再依次用稀醋酸酸洗、水洗、醇洗. 所得固体用烘箱在85℃下烘6 h，得到白色原料.4）分别控制反应物Ba(NO3)2和浓度为0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.4 mol/L，反应温度为70℃、85℃、90℃，反应时间为10 min、30 min、40 min，重复上述三步骤，制备9种条件下的9个产物并编号.5）X射线衍射仪实验条件：Cu靶，工作电压40 kV，工作电流40 mA.2 结果与分析控制钡钛物质的量之比为1:1，溶液pH≥13，干燥时间和干燥温度（85℃）一定，做9组实验，用X射线衍射仪对合成原料进行晶相检测，用激光粒度分析仪测量粉体颗粒的粒度，用扫描电子显微镜扫描合成BaTiO3原料的表面形貌，用直观分析法对样品进行分析，找出最佳工艺参数.2.1 实验正交方案综合郭立童[3]、赵艳敏[5]等人的文献，本文选择反应温度、反应时间、反应物浓度作为正交试验方案的三个因素，具体见表1.表1 试验因素水平因素反应温度/℃反应时间/min反应物浓度/（） 170100.2 285300.3 390400.42.2 9个产物样品的晶面间距XRD是鉴定物质晶像、研究晶体结构快速有效的方法. 从9个样品的XRD谱图可以看出：1）9个样品的XRD图谱与标准卡片PDF Card NO:00-031-0174立方相BaTiO3相比，其衍射角及相对应的衍射强度基本一致，由此可以确定合成的原料主晶相为立方相BaTiO3. 2）9个样品的谱图基准线都比较粗糙，除2号样外，其他谱图还出现了明显的杂峰，这表明2号样品的结晶纯度最高、杂质含量最少. BaTiO3原料烧结后活性更高，其介电性能和压电性能也大大提高. 晶面间距是衡量BaTiO3原料是否合格的重要指标，晶面间距小符合BaTiO3原料高纯细的追求. 晶面间距越小，说明BaTiO3晶体分布越窄. 通过XRD谱图生成的报告可以得到9个合成样品晶体（110）面的晶面间距，见表2.表2 样品的晶面间距样品编号反应条件晶面间距/ang 反应温度/℃反应时间/min 反应物浓度/（） 11（70）1（10）2（0.3）3.69 21（70）2（30）1（0.2）2.85 31（70）3（40）3（0.4）2.33 42（85）1（10）3（0.4）3.71 52（85）2（30）2（0.3）3.69 62（85）3（40）1（0.2）3.69 73（90）1（10）1（0.2）2.87 83（90）2（30）3（0.4）2.34 93（90）3（40）2（0.3）2.85从表3反应条件的极差R值可以看出，对晶面间距而言，反应温度的极差最大，其次是反应物浓度，最次是反应时间. 所以，微波—水热法合成BaTiO3原料的最佳工艺条件：反应温度70 ℃，反应时间30 min，反应物浓度0.2 mol/L.表3 极差分析极差晶面间距反应温度反应时间反应物浓度 K108.8710.2709.41K211.0909.3910.23 K308.0608.8708.38 R102.9603.4203.14R204.0003.1303.41 R302.6902.9602.79 极差01.3100.4600.622.3 最佳工艺产品的检验2.3.1 粒度本文采用激光粒度分析仪测量微波—水热法在最佳工艺条件下合成原料的粉体颗粒粒度（图1），并与市售标准品的粉体颗粒粒度（图2）对比.图1 最佳工艺合成粉体的粒度分布图图2 市售标准品粒度分布图从图1和图2可以看出：1）微波—水热法最佳工艺条件下合成的BaTiO3粉体平均颗粒粒度为0.967 μm，比市售标准品的平均颗粒粒度（2.337 μm）小2.4倍左右. 2）微波—水热法最佳工艺条件下合成的BaTiO3粉体的粒径分布比市售标准品的分布宽，说明合成的样品拥有更细的粒径，但是粒径大小分布的均匀性还有待提高.2.3.2 表面形貌和晶体尺寸SEM常用来观察样品表面形貌（断口等），本文采用SEM来测试最佳工艺条件下合成粉体的表面形貌和晶体尺寸，并与其他条件下的2个样品作对比，具体见图3、4、5.图3的晶体为梭子形，原料的平均粒径在0.74 μm左右，形貌模糊，图形不规则，结晶纯度低. 图4的晶体中出现大圆球，有明显的团聚现象，表明原料质量较差.图5的晶体形状为球形，颗粒分布均匀，没有团聚现象，晶体直径平均在50 nm，其表面形貌和晶体尺寸比较理想.图3 反应温度70℃，反应时间10 min，反应物浓度0.3 mol/L的SEM图图4 反应温度70℃，反应时间40 min，反应物浓度0.4 mol/L的SEM图图5 最佳工艺粉体的SEM图2.4 讨论相比传统工艺，微波—水热法显示出了明显的优势，具体见表4.表4 不同工艺的粒径比较工艺反应温度/℃反应时间/min粒径/nm 本文的微波—水热法07003050左右罗昆鹏[2]的微波水热法07001060～100 赵艳敏[6]等人的传统水热法24048060～100 全学军[7]等人的草酸络合物沉淀法800060540 续京[8]等人的化学沉淀法080060803 结论本实验采用微波—水热法合成纳米BaTiO3原料的最佳工艺参数为：反应温度70 ℃，反应时间30 min，反应物浓度0.2 mol/L. 相比于传统工艺，微波—水热法更具优势，如加热速度快、反应温度低、反应时间短、反应条件更容易达到，合成产物的粒径更细、分散性好、表面形貌更均匀.参考文献[责任编辑：熊玉涛]Nano-BaTiO3 Raw Materials Synthesized by Microwave-hydrothermal MethodCHEN Jian, YANG Hao-nan(College of Chemistry and Environmental Engineering, Dongguan University of Technology,Dongguan 523808, China)Abstract: With the advantages of the hydrothermal method and microwave heating method, Barium Titanium Oxide (BaTiO3) raw materials are synthesized by using microwave-hydrothermal method. Threefactors with three levelsare considered in the experiment, thesyntheticpowders are tested and characterized via usingX-raydiffraction(XRD), laser particle size analysis instrument and scanning electronmicroscopy (SEM). Intuitiveanalysis is adopted to detect the experiment results, theoptimal parameters for Barium Titanium Oxide (BaTiO3) raw materials synthesizing is concluded：reaction temperature is 70 ℃，reaction time is 30 min, reactant concentration is 0.2 mol/L.Key words: microwave-hydrothermal method; nano-BaTiO3 raw materials; laser particle size analysis文章编号：1006-7302（2013）01-0069-06中图分类号：O611.4文献标志码：A收稿日期：2012-11-05作者简介：陈舰（1955—），男，四川自贡人，副教授，主要从事无机非金属材料的研究.微波固相合成仪：T640，莱伯泰科有限公司；恒温磁力搅拌器：81-2，上海司乐仪器厂；电子天平：FA2004，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；电热鼓风恒温干燥箱：101-1A，上海讯能电热设备有限公司；X射线衍射仪：UItima IV，日本理学株式会社；激光粒度分析仪：RISE-2008，济南润之科技有限公司；扫描电子显微镜：JSM-7600F，日本电子株式会社.1）将Ba(NO3)2溶于蒸馏水，配制成0.3 mol/L的Ba(NO3)2溶液；将溶于无水乙醇，配制成0.3 mol/L的溶液；将NaOH溶于蒸馏水，配制成2 mol/L的溶液.2）取100 mLNaOH溶液加热至80℃，冷却至室温，在恒温磁力搅拌下，逐滴加入100 mL 溶液，最后加入100 mL Ba(NO3)2溶液. 混合均匀后，用pH试纸检测pH值（＞13）. 将乳白液倒入反应釜中，设置好反应时间和反应温度，在微波固相合成仪中反应.3）反应结束后，将反应液抽滤，再依次用稀醋酸酸洗、水洗、醇洗. 所得固体用烘箱在85℃下烘6 h，得到白色原料.4）分别控制反应物Ba(NO3)2和浓度为0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.4 mol/L，反应温度为70℃、85℃、90℃，反应时间为10 min、30 min、40 min，重复上述三步骤，制备9种条件下的9个产物并编号.5）X射线衍射仪实验条件：Cu靶，工作电压40 kV，工作电流40 mA.控制钡钛物质的量之比为1:1，溶液pH≥13，干燥时间和干燥温度（85℃）一定，做9组实验，用X射线衍射仪对合成原料进行晶相检测，用激光粒度分析仪测量粉体颗粒的粒度，用扫描电子显微镜扫描合成BaTiO3原料的表面形貌，用直观分析法对样品进行分析，找出最佳工艺参数.综合郭立童[3]、赵艳敏[5]等人的文献，本文选择反应温度、反应时间、反应物浓度作为正交试验方案的三个因素，具体见表1.XRD是鉴定物质晶像、研究晶体结构快速有效的方法. 从9个样品的XRD谱图可以看出：1）9个样品的XRD图谱与标准卡片PDF Card NO:00-031-0174立方相BaTiO3相比，其衍射角及相对应的衍射强度基本一致，由此可以确定合成的原料主晶相为立方相BaTiO3. 2）9个样品的谱图基准线都比较粗糙，除2号样外，其他谱图还出现了明显的杂峰，这表明2号样品的结晶纯度最高、杂质含量最少. BaTiO3原料烧结后活性更高，其介电性能和压电性能也大大提高. 晶面间距是衡量BaTiO3原料是否合格的重要指标，晶面间距小符合BaTiO3原料高纯细的追求. 晶面间距越小，说明BaTiO3晶体分布越窄. 通过XRD谱图生成的报告可以得到9个合成样品晶体（110）面的晶面间距，见表2.从表3反应条件的极差R值可以看出，对晶面间距而言，反应温度的极差最大，其次是反应物浓度，最次是反应时间. 所以，微波—水热法合成BaTiO3原料的最佳工艺条件：反应温度70 ℃，反应时间30 min，反应物浓度0.2 mol/L.2.3.1 粒度本文采用激光粒度分析仪测量微波—水热法在最佳工艺条件下合成原料的粉体颗粒粒度（图1），并与市售标准品的粉体颗粒粒度（图2）对比.从图1和图2可以看出：1）微波—水热法最佳工艺条件下合成的BaTiO3粉体平均颗粒粒度为0.967 μm，比市售标准品的平均颗粒粒度（2.337 μm）小2.4倍左右. 2）微波—水热法最佳工艺条件下合成的BaTiO3粉体的粒径分布比市售标准品的分布宽，说明合成的样品拥有更细的粒径，但是粒径大小分布的均匀性还有待提高.2.3.2 表面形貌和晶体尺寸SEM常用来观察样品表面形貌（断口等），本文采用SEM来测试最佳工艺条件下合成粉体的表面形貌和晶体尺寸，并与其他条件下的2个样品作对比，具体见图3、4、5.图3的晶体为梭子形，原料的平均粒径在0.74 μm左右，形貌模糊，图形不规则，结晶纯度低. 图4的晶体中出现大圆球，有明显的团聚现象，表明原料质量较差.图5的晶体形状为球形，颗粒分布均匀，没有团聚现象，晶体直径平均在50 nm，其表面形貌和晶体尺寸比较理想.相比传统工艺，微波—水热法显示出了明显的优势，具体见表4.本实验采用微波—水热法合成纳米BaTiO3原料的最佳工艺参数为：反应温度70 ℃，反应时间30 min，反应物浓度0.2 mol/L. 相比于传统工艺，微波—水热法更具优势，如加热速度快、反应温度低、反应时间短、反应条件更容易达到，合成产物的粒径更细、分散性好、表面形貌更均匀.【相关文献】[1] 马麦霞，张光霞. 微波水热合成Mn掺杂BaTiO3纳米原料[J]. 硅酸盐通报，2010, 29(1): 108.[2] 罗昆鹏，微波水热合成钛酸钡纳米原料[D]. 西安：西安科技大学，2009: 17-44.[3] 郭立童，罗宏杰，郭立芝. 钛酸钡粉体的微波水热合成[J]. 中国陶瓷，2005, 41(1): 13.[4] 吴东辉，施新宇，张海军. 草酸盐共沉淀法制备钛酸钡粉体研究[J]. 压电与声光，2009, 31(2): 252.[5] 赵艳敏，冯绣丽，王公应. 超细钛酸钡粉体的水热合成[J]. 合成化学，2005, 13(3): 301-303.[6] 赵艳敏，王越，王公应. 纳米钛酸钡的水热合成进展[J]. 合成化学，2003(4): 300-306.[7] 全学军，李大成. 草酸络合物沉淀法制备超细钛酸钡粉的研究[J]. 四川大学学报，2001, 33(4):80-81.[8] 续京，张炎. 化学沉淀法制备纳米钛酸钡粉体[J]. 广西大学学报：自然科学版，2011(3): 445-449.。

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。

材料化学实验讲义-钛酸钡粉体的水热合成

实验8 钛酸钡粉体的水热合成一、实验目的1. 熟悉水热法的实验操作方法与注意事项。

2. 掌握钛酸钡的性质、应用和水热合成方法。

二、实验原理钛酸钡(BaTiO3)，又称偏钛酸钡，属于钙钛矿(ABO3)结构。

钛酸钡具有良好铁电、压电性能、高的介电常数、耐压及绝缘性能，广泛应用于小体积、容量大的微型电容器、电子计算机记忆元件、压电陶瓷等，它是电子工业和特种陶瓷领域应用最为广泛的材料之一，也是附加值较高的无机精细化工产品。

现常用的合成方法是液相法(湿化学法)，包括溶胶-凝胶法、水热法、化学沉淀法等，本实验主要采用水热法合成钛酸钡粉体。

水热合成是无机合成的一个重要分支。

水热合成研究从模拟自然界矿石生成到沸石分子筛和其他晶体的合成，已经经历了100多年的历史。

它是指在高压釜中，通过对反应体系加热加压(或自生蒸气压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，进行无机合成与材料处理的一种有效方法。

水热法已成为目前多数无机功能材料、特种组成与结构的无机化合物以及特种凝聚态材料，如超微粒、溶胶与凝胶、非晶态、无机膜等合成的越来越重要的途径。

水热合成有以下特点：(1)能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在熔体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。

(2)水热合成的低温、等压、溶液条件，有利于生成极少缺陷、取向好、完美的晶体且合成产物结晶度高，易于控制晶体的粒度。

(3)由于易于调节水热条件下的环境气氛，因而有利于中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。

(4)由于在水热条件下中间态、介稳态以及特殊物相易于生成，因此能合成开发一系列特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。

本实验采用水热合成法，将原料钡盐和钛盐按比例配制成前驱体，并在前驱体中加入适量的强碱作为矿化剂来调节反应溶液的酸碱度，将配制好的前驱体装入水热反应釜中，控制合适的反应温度、压力以及反应时间，进行水热反应，从而合成所需的多晶钛酸钡(BT)粉体。

无机粉体的水热合成(钛酸钡粉体) 思考题

专业年级：材料化学2011级
1.水热法合成无机材料粉体的主要特点是什么？
由于水热反应是在物质分散，流动性好，分布均匀的稀薄环境中进行，能够充分体现晶体的结晶习性，通过改变水热反应条件(反应温度，反应时间，前驱物种类和浓度等)，可以控制合成粉体的晶粒物相和形貌，是制备各向异性晶粒的理想方法。

优点：水热法制备的粉体具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻、可使用较为便宜的原料、易得到合适的化学计量物和晶形等优点，避免了煅烧过程中造成的晶粒长大、缺陷形成和杂质引入，因此所制得的粉体具有较高的烧结活性。

缺点：需要较高的温度和较高压力，设备投资大。

2.为什么高压水热反应器（水热釜）中溶液的添加量一般不得超过其有效容积的90%？
水热过程发生于密闭的容器中，反应的压强较高，高耐受性的反应釜材质和对高压釜进行良好密封成为水热反应的先决条件。

但是如果温度高，填充度大会导致膨胀的水充满整个反应釜，由于液体的压缩性很小（远远小于气体），结果会使釜内压力随温度升高而迅速增加，这对反应釜材料的承受能力将是极大的挑战。

就纯水而言，初始填充度为90%时，温度接近169℃时气相消失，高于此温度，反应釜将被液体充满。

3.本实验中，水热反应后的产物，为何要用36%醋酸进行洗滤？
水热法合成钛酸钡粉体时，加入NaOH作为矿化剂，在高pH值条件下Ba以BaOH+形式存在，很有可能与空气中的CO2反应生成BaCO3(BaOH++CO2+OH-=BaCO3↓+H2O)。

用36%醋酸进行洗滤可除去BaCO3杂质，可获得纯度较高的BaTiO3 粉体。

体系酸度对直接沉淀法制备钛酸钡的影响

１２实验方法及产品表征．
首先分别配制１ｍｏＬ清亮透明的ＴＯ１溶液、１￣２ｌ／ｉＣ２～１５ｍｏ／ｃ２ｌＢａ１Ｌ溶液以及６ｍｏＬＮａＨ溶液，并分别进Ｍ２ｌＯ／行除杂净化，再采用相应的经典方法确定其准确浓度。在室温条件下，按一定比例、顺序及加料方式分别将３料液加种入三颈烧瓶中，搅拌反应，然后升温至８ ℃，恒温反应３。５ｈ将所得沉淀过滤、洗涤、烘干，碾磨得钛酸钡粉体。主要反
要的促进作用。
关键词
酸度钛酸钡直接沉淀法
中图分类号：Ｑ１３３Ｔ２Ｔ２，Ｑ１３５
ＥｆｅｔｏｆｃｆｐＨＶＡＬＵＥｎＦＯＲＭＡＴＩＮｆＢａＯ３ｂｏＯｏＴｉｙＤｉｅｔＰｒｃｐｉａｉｎＭｅｈｏｒｃｅｉｔｔｏｔｄ
ｄｓｕｓｄＴｅｅｐｒｍｅｔ１ｅｕｔｈｗｔａｎｙｗｈｎｐ＞１ａｌＴｉｂｏｍｅｔｅｔｉｎｒｙｆｅｄＡＳｆｒｔｅｉｆｅｃｉｃｓｅｈｘｅｉｎａｓｌｓｏｈｔｌｒｓｏｅＨ３ＣｌＢａＯ１ｅｆｒｄａａｃｒａｎｅｅｇｉｌｏｈｎｌｎｅｕ
应式为：
Ｔｉ４＋Ｈ２ — ：ＴｉＣ１０ — 旦 —｝０Ｃ１＋２ＨＣ１
２
展，钛酸钡的市场需求量与生产量与日俱增，其合成方法也
成为国内外研究的热点。其中直接沉淀法［０１］Ｍ不仅基本具有水热法所得钛酸钡的优点，又避免了固相法、草酸盐共沉淀法等方法的不足，性价比相对较高，此外它还具有节能减排

反应液pH值对Nb,F双掺杂纳米TiO2的影响

３济南军区青岛第一疗养院１２１腔科）摘要：以Ｎｂ０５粉末和氢氟酸（ＨＦ）为掺杂源，以乳酸和三乙醇胺为螯合剂，按一定比例配制出不同ｐＨ值的
钛溶胶反应液，之后通过水热反应制备出Ｎｂ和Ｆ双掺杂的ＴｉＯ：纳米颗粒（Ｎｇｒ）。前驱体反应液的酸碱度（ｐＨ值）直接影响产物的晶相结构和禁带宽度。结果表明，反应液的酸性或碱性增强，使产物的结晶性能提高；如果反应液接近中性，产物的禁带宽度变窄。碱性环境下水热产物制备的光阳极组装的染料敏化太阳能
１０ＨＦ＋Ｎｂ２Ｏ５＝２Ｈ２ＮｂＯＦ５＋３Ｈ２Ｏ
以乳酸或三乙醇胺为螯合剂配制钛溶胶前驱体，然后将溶有Ｎｂ０的ＨＦ溶液加入其中并充分混
基金项目：河北科技师范学院博士基金项目；陕西省专项科研计划项目（项目编号：１２ＪＫＤ５２５）；陕西省自然科学基金项目（项目编号：２０１０ＪＱ６００２）。通讯作者，女，讲师，博士，主要研究方向：染料敏化太阳能电池，功能材料。Ｅ — ｍａｉｌ：ｈｉｇｈｅｒ９２４＠１２６．ｔｏｍ。本文中，作者高明琦和陈丽洁对文章的贡献相同。
河北科技师范学院学报第２８卷第４期，２０１４年１２月
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＨｅｂｅｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏ１．２８Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２０１４

水热法制备高四方相钛酸钡粉体的研究

水热法制备高四方相钛酸钡粉体的研究作者：邹艺轩来源：《农业技术与装备》 2018年第7期水热法制备高四方相钛酸钡粉体的研究邹艺轩（广东工业大学，广东广州 510006）摘要通过水热法制备高四方相钛酸钡纳米粉体，探究其反应条件对四方相含量的影响。

试验改变了钡钛离子比例、反应温度以及摩尔质量，得到钛酸钡粉体，使用X射线衍射仪进行结构分析，对四方相含量进行相应的计算，得出结论当钡钛比为3∶1，温度为240℃，摩尔质量为0.9 moL时四方相含量最高。

关键词水热法钛酸钡四方相中图分类号TM28 文献标志码 Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2018.07.007钛酸钡被广泛应用于多种器件中，然而传统的固相反应法制备的粉体尺寸较大，四方相含量较低，已经无法满足人们的要求。

而水热法能得到晶粒尺寸为纳米级，且四方相含量较高的钛酸钡粉体，从而得到性能更好的器件，具有较强的研究价值。

1 试验1.1 样品制备通过水热法制备BaTiO3粉体，原料为Ba（CH3COO）2、Ti[OC4H9]4，矿化剂为KOH，所有原料纯度大于99%。

将Ba（CH3COO）2以及KOH溶于去离子水中，Ti[OC4H9]4溶于乙醇中，乙醇和去离子水的比例为1∶1，在75℃下磁力搅拌10 min，完全溶解后将两种溶液混合，在80℃下搅拌30 min，而后放入水热釜中，反应60 h后取出，经乙酸以及去离子水离心洗涤，烘干后得到BaTiO3粉体。

其中分别改变Ba/Ti=1、2、3，改变反应温度分别为160℃、180℃、200℃、220℃和240℃，改变原料的摩尔质量分别为0.3、0.5、0.7、0.9 moL，得到12组不同四方相含量的粉体。

1.2 样品表征将十二组BaTiO3粉体用X射线衍射仪进行分析，其中扫描速率为2°/min，角度为20°~60°。

根据得到的XRD图谱进行一系列计算得到c/a以及四方相含量。

pH对水热合成Bi2WO6的结构和光催化性能的影响

pH对水热合成Bi2WO6的结构和光催化性能的影响张相辉【摘要】以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料,NaOH为pH调节剂,采用一步水热法在160℃合成出了Bi2WO6纳米材料,对所制备Bi2WO6材料进行了表征.并考察了前驱物pH对Bi2WO6材料光催化性能的影响.结果表明,pH对制得Bi2WO6样品的晶相结构、光学性质、比表面积以及催化性能都有较大影响.pH=9时,Bi2WO6光催化效果最佳,在氙灯照射120 min后,MB的降解率达到80.9％,照射180 min后,RhB的降解率达到84.7％.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2018(038)007【总页数】6页(P40-45)【关键词】Bi2WO6;水热法;光催化性能【作者】张相辉【作者单位】洛阳师范学院物理与电子信息学院,河南省电磁变换与探测重点实验室,河南洛阳 471934【正文语种】中文【中图分类】O646.36;X703随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提升，工业废水以及生活污水的排放量大幅度增加，由此导致了日趋严重的水污染问题。

因此，解决水污染问题已经成为目前迫在眉睫的重要任务之一。

然而，传统的污水处理技术普遍存在稳定性差、有机污染物不能被彻底无机化并有可能产生二次污染物等缺点。

为了克服这些问题，一种高效、稳定、无二次污染的光催化技术逐渐受到大家的关注〔1〕。

光催化技术是指以太阳能为能量，使光催化剂材料受激发产生光生电子-空穴对，再通过光生电子-空穴对与有机污染物之间的氧化还原反应，将有机物降解为无机物，其核心是高效、稳定光催化剂的开发〔2〕。

金属氧化物半导体材料如 TiO2、ZnO 等〔3-4〕，由于其自身的物理化学性能，具有结构稳定、制备成本低且对环境友好的优点，已被广泛应用于处理各类水体污染。

然而，这些金属氧化物的禁带宽度较大，只能利用太阳光中的紫外光（约占4%），而不能利用约占43%的可见光，导致较低的太阳能利用率，极大地限制了其应用价值〔5〕。

微波-水热合成钛酸钡粉体及其表征

收稿日期：０２—０２２１２— ８
作者简介：陈舰（９５）男，四川自１５一，贡人，副教授，主要从事无机材料和环境污染治理研究。
第５期
陈舰，等：微波一水热合成钛酸钡粉体及其表征
７７
４２钛酸钡粉体的制备步骤．
４２１钛钡比的选择．．
可能性。
微波和水热法二者联用，可以大大降低传统水热法所需的反应温度和压力，使原料在反应釜中快速
地合成，从而提高反应速率、降低成本。与其它制备方法相比，采用微波一热合成的钛酸钡粉体，结水晶度高，颗粒度小，粒径分布较窄，团聚现象小，纯度高，能更好地满足电子陶瓷元件日益向微型、轻
选择的Ｔ／ａ：．０ｉＢ＝１１０４，此时前驱物能更好地发生反应，所制得的钛酸钡纯度也会较高。
４２２实验步骤．．
１）用适量的去离水溶解氯化钡，将其制成氯化钡溶液。２）准确配制２ｍｏＬ的ＮＯｌ／ａＨ溶液，每次实验约用２０ｍ。使用前应先将其加热至８０Ｌ０℃ ，以除去其中溶解的二氧化碳。将其置于磁力搅拌器，在搅拌下逐滴滴加钛酸丁酯，然后加入氯化钡溶液，控制
第１９卷第５期
２２１月０１年Ｏ
ＪＵＲＮＡＬＯＦＤＯＮＯＧＧＵＡＮＵＮＩＲＳＴＦＴＨＮＯＬＧＹＶＥＩＹＯＥＣＯ
东莞理工学院学报
Ｖ１９Ｎ．０１ｏ５．

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一、前言水热法是一种常用的合成方法，其原理是在高温高压水热条件下使反应物发生化学反应，得到所需的产物。

钛酸钡是一种重要的无机材料，在电子、光电、催化等领域有着广泛的应用。

本文将介绍水热法合成钛酸钡产品的生产工艺控制。

二、原料准备1. 钛酸四丁酯：纯度≥99%，用于制备钛源。

2. 氢氧化钡：纯度≥99%，用于制备钡源。

3. 氢氧化钠：纯度≥98%，用于调节反应体系pH值。

4. 离子交换水：用于稀释反应体系和洗涤产物。

5. 玻璃仪器：三口瓶、容量瓶、滴定管等。

三、工艺流程1. 制备钛源溶液将适量的钛酸四丁酯加入离子交换水中，搅拌至完全溶解，得到浓度为0.1 mol/L的钛源溶液。

在制备过程中要注意避免空气接触和水分污染。

2. 制备钡源溶液将适量的氢氧化钡加入离子交换水中，搅拌至完全溶解，得到浓度为0.1 mol/L的钡源溶液。

同样要注意避免空气接触和水分污染。

3. 反应体系的调节将钛源溶液和钡源溶液按照一定比例混合，加入适量的氢氧化钠调节反应体系pH值。

通常情况下，pH值控制在8-10之间。

4. 水热反应将调节好的反应体系倒入三口瓶中，加盖密封。

将三口瓶放入高压釜中，在150℃、2h的条件下进行水热反应。

在反应过程中要注意控制温度和压力，避免产生爆炸等安全事故。

5. 产物处理反应结束后，取出三口瓶，用离子交换水稀释产物至所需浓度。

然后用离子交换水洗涤产物多次，直至洗涤液呈中性为止。

最后将产物干燥或者烘干得到所需产品。

四、工艺参数控制1. 反应温度和时间：反应温度和时间是影响产物结构和性能的重要因素。

通常情况下，反应温度控制在150℃左右，反应时间为2h。

2. pH值控制：pH值对于产物的晶型、形貌和纯度有着重要的影响。

过高或过低的pH值都会导致产物形成不理想的晶型或者杂质含量增加。

通常情况下，pH值控制在8-10之间。

3. 反应体系比例：反应体系中钛源和钡源的比例也会影响产物结构和性能。

钛酸钡制备实验报告

钛酸钡制备实验报告
实验目的：通过合成过程，探究钛酸钡的制备方法。

实验原理：钛酸钡是一种重要的无机功能材料，常用于制备光电材料、催化剂等。

其制备方法有多种，常见的包括水热法、溶胶-凝胶法等。

本实验采用水热法制备钛酸钡。

实验器材：反应釜、电子天平、热水槽、称量瓶、三角瓶、玻璃棒等。

实验步骤：
1.首先，将适量的钛酸和氯化钡分别称量入两个称量瓶中，根据钛酸钡化学计
量比确定两者的质量比。

2.将钛酸和氯化钡加入反应釜中，加入适量的去离子水，充分搅拌均匀。

3.将反应釜置于热水槽中，调节水温至适当范围，保持一段时间进行水热反
应。

反应时间根据具体实验要求确定。

4.将反应釜取出，将反应液过滤，得到沉淀。

5.将沉淀洗涤至中性，将洗涤后的沉淀干燥，得到钛酸钡产物。

6.对产物进行表征分析，如X射线衍射、红外光谱等。

实验结果：通过实验，成功合成了钛酸钡产物。

通过X射线衍射分析，确认产物为纯钛酸钡。

通过红外光谱分析，确认产物的结构为钛酸钡晶体结构。

实验讨论：
1.水热法制备钛酸钡具有反应速度快、产物纯度高的优点，但操作较为繁琐。

2.在反应过程中，控制水热反应时间对产物的晶型和粒度分布具有重要影响。

3.洗涤过程需要注意控制洗涤液的pH值，避免对产物造成影响。

4.对产物的表征分析可以进一步验证产物的纯度和结构。

实验结论：本实验通过水热法成功合成了钛酸钡产物，通过表征分析确定其为纯钛酸钡。

实验过程中需要注意控制反应条件、洗涤过程及表征分析方法的选择，以获得准确的实验结果。

超细钛酸钡粉体的水热合成

超细钛酸钡粉体的水热合成赵艳敏;冯秀丽;王公应【摘要】以偏钛酸和氢氧化钡为原料,用水热反应制备了超细钛酸钡粉体,其结构经XRD和TEM表征.粒径60 nm ～100 nm.较佳的反应条件为:偏钛酸20 mmol,n(Ba) : n(Ti)=1.2,于240 ℃反应8 h,加入少量异丙醇可明显改善粉体的分散性能.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2005(013)003【总页数】3页(P301-303)【关键词】偏钛酸;超细钛酸钡;水热合成;分散剂【作者】赵艳敏;冯秀丽;王公应【作者单位】中国科学院,成都有机化学研究所,四川,成都,610041;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,成都有机化学研究所,四川,成都,610041;中国科学院,成都有机化学研究所,四川,成都,610041【正文语种】中文【中图分类】O612.4钛酸钡(BaTiO3)具有优异的介电和铁电性质，被广泛应用于制造多层陶瓷电容器、发热元件、电光器件等。

目前工业上常用高温煅烧BaCO3和TiO2或其它钡钛化合物的方法制备钛酸钡粉体。

由于该方法温度较高，粉体硬团聚较严重，粉体性能不能满足现代电子工业发展的需要。

近年来，发展了各种液相化学方法制备陶瓷粉体，其中水热法[1]制得的粉体因其结晶度高、团聚少、烧结活性好等优点而受到重视。

以前报道所使用的钛源包括商品化的金红石或锐钛相TiO2，有机钛酸酯、TiCl4等，其中商品化的TiO2活性较差，所需反应时间较长；有机钛酸酯虽活性较高，所得样品性能好但价格昂贵，原料成本高；TiCl4的水解处理过程中产生大量的HCl气体，对环境和操作人员的健康都产生很大的危害。

偏钛酸(H2TiO3)是钛白粉制备的中间体，实际上为二氧化钛的水合物，与有机钛酸酯相比价格较低且易处理。

由于H2TiO3含有少量的硫、铁、铝、锑、钙等金属离子，需进行净化处理。

本文以H2TiO3(用纯水多次洗涤净化)为钛源，用水热合成法制备了超细BaTiO3粉体，其结构经XRD和TEM表征。

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高纯超细钛酸钡粉体的合成对于提高钛酸钡基陶瓷的介电特性和低温烧结精细陶瓷都有很高的实用价值。

水热法合成钛酸钡,尤其是合成四方相钛酸钡,是目前此领域研究的一个热点问题。

如果钛酸钡含有碳酸钡杂质,那么在烧结的过程中会造成陶瓷显微结构中含有一定量的气隙,从而大大降低陶瓷的耐电强度。

以往对于pH值对水热法合成钛酸钡粉体纯度及粒度的影响研究的很少,而这对于实现工业化生产高纯超细钛酸钡粉体又是至关重要的。

本文重点讨论了溶液的pH值对水热合成钛酸钡物相组成及颗粒度的影响。

1 实验方法1.1 实验试剂采用的原料BaCl2 H2O、TiCl4、NaOH均为分析纯试剂。

1.2 实验步骤将四氯化钛逐滴加入到配好的氯化钡溶液中,之后加入一定量的氢氧化钠,充分搅拌均匀后置于内衬为聚四氟乙烯的高压不锈钢反应釜内,密闭后在240 保温一定时间,反应完成后,将所得沉淀物进行过滤,用去离子水充分洗涤,直至滤液中用AgNO3溶液检验没有Cl-为止,然后将沉淀于80 下干燥24h,制得最终样品。

1.3 测试(1)用pHS-3C精密pH计测量溶液的pH值;(2)用Shimadzu SA-CP3型粒度分析仪分析粉体的粒度;(3)用日本理学D/max-2200PC自动X射线衍射仪对粉体进行定性和定量分析。

2 结果与讨论收稿日期:2002-12-23作者简介:蒲永平(1971-),男,山西省新绛县人,讲师,博士生,研究方向:电子陶瓷材料2.1 [NaOH ]/[T iCl 4]对溶液pH 值的影响徐华蕊 4采用BaCl 2-T iCl 4-NaOH 系统以水热法合成四方相的BaTiO 3时,认为氢氧化钠需过量2mol/L 时才有利于产物四方相的生成,但并未提及加入氢氧化钠的量。

对于BaCl 2-TiCl 4-NaOH 系统,当TiCl 4液体逐滴加入到水中时,开始由于TiCl 4的量较少,溶液的pH 值为中性或弱酸性,并出现乳白色,并有微量的水合氧化钛颗粒生成。

随着TiCl 4加入量的不断增加,水解过程产生的部分H Cl 以气体形式挥发,还有部分立即变为盐酸,使溶液逐渐显强酸性(pH =1),只有增大氢氧化钠的浓度才能与之中和并使溶液呈强碱性。

在放置一段时间后,溶液逐渐变为完全透明。

这说明在强酸性溶液中,水合氧化钛以复杂的粒子形态存在,此现象进一步证明了合成钛酸钡不能在酸性的介质环境中进行。

图1为溶液的pH 值随[NaOH]/[TiCl 4]变化的关系,可以得出反应方程式为BaCl 2+T iCl 4+6NaOH =BaTi(OH)6 +6NaCl 。

由于BaT i(OH )6显碱性,因而当[NaOH ]/[TiCl 4]约为4.5时,溶液为中性。

由图1可知从[NaOH ]/[TiCl 4]为5.5开始,随着[NaOH]/[T iCl 4]的增大,溶液的pH 值只呈现缓慢的增大,说明碱已大大过量,所以对于BaCl 2-T iCl 4-NaOH 系统,T iCl 4水解时呈强酸性,[TiCl 4]会显著影响反应介质的碱度,当反应物浓度增大时,矿化剂[NaOH]也要相应增大,但应以[NaOH]/[TiCl 4]为衡量标准。

图1 溶液pH 值随[NaOH]/[TiCl 4] 图2 由不同[NaOH]/[TiCl 4]的变化曲线制备的BaT iO 3的XRD 图谱(a)5.5,(b)6.7,(c)10.0,(d)13.5,(e)15.02.2 溶液pH 值对产物相含量的影响图2为在240 、[TiCl 4]=0.6mol/L 、Ba/Ti=3.0条件下不同[NaOH ]/[T iCl 4]水热合成6h 所生成粉体的XRD 结果。

施尔畏 5 等认为氢氧根离子在水热合成过程中具有重要的作用,从热力学的角度来讲,钛酸钡粉体必须在强碱的条件下合成反应才能进行。

M.M.Lencka 等通过热力学模拟分析发现,pH值的图3 [NaOH]/[TiCl 4]对BaTiO 3结晶度的影响图4 不同Ba/T i 制备BaT iO 3的XRD 图谱(a)1.2,(b)2.0,(c)3.0提高有利于钛酸钡的合成。

图2中(a)图谱也证明了这一观点,当溶液的pH 值为11时,产物中大多为未反应的非晶态物质。

图3表明了溶液的pH 值与XRD 图谱所显示的钛酸钡粉体的(111)晶面衍射峰高度间的关系,说明在一定的碱度范围内,随着碱度的增大,钛酸钡晶粒发育的更加完整,在[NaOH]/[TiCl 4]=10时达到最大值。

从图2可以看出,随着碱度的增大,XRD 图谱中碳酸钡的衍射峰明显加强,说明产物中的碳酸钡含量显著增高。

分析碳酸钡的来源,认为主要是在配料和反应完成后的洗涤 7 第6期蒲永平等:pH 值对水热法合成钛酸钡粉体的影响过程中,由于高的[OH -],溶液会强烈地吸收空气中的CO 2,进而形成的CO 32-与Ba 2+反应生成碳酸钡沉淀。

碳酸钡在水溶液中的溶解度很小,在20 时于100g 水中溶解0.0022g,在100 时于100g 水中溶解0.006g,实验表明在高温高压下的强碱性溶液中碳酸钡也是难溶的,因而在水热法合成过程中BaCO 3沉淀没有发生变化。

当[NaOH ]/[T iCl 4]=10时,溶液pH 值为12.50,产物中XRD 衍射峰最强,杂质碳酸钡含量也最少。

随着pH 值缓慢的增大,[NaOH]也显著地增大,因而就会大幅度地增加吸收CO 2的趋势,导致产物中杂质碳酸钡含量迅速提高。

2.2.1 Ba/T i 摩尔比的影响水热法合成中,原料的钡钛比(氯化钡与四氯化钛的浓度摩尔比)对水热产物的钡钛比影响很大。

文献报道,提高前驱物中Ba/Ti 的摩尔比可提高BaT iO 3晶粒完全反应的程度。

当Ba/Ti 摩尔比小于1时,不能合成纯相的BaT iO 3粉体,随着Ba/Ti 摩尔比的增大,BaT iO 3晶粒发育完整而且逐渐由立方相转变为四方相,SONG W 在pH 值大于13.5的介质中以Ba/Ti 摩尔比为3合成了BaTiO 3粉体,在反应结束时,由于溶液中存在大量过剩的Ba 2+,为杂质碳酸钡的生成提供了非常有利的条件,导致粉体的纯度下降,因此必须严格控制Ba/T i 的摩尔比。

综合图2和图4的结果可以得到,当Ba/T i 相对较小时,溶液pH 值不可过大,否则将会大大降低钛酸钡的纯度。

2.2.2 反应时间的影响图5为在240 、[NaOH]/[TiCl 4]=10.0,Ba/T i=3.0条件下水热合成6、9、12h 所生成粉体的XRD 图谱,结果表明在一定的水热条件下,随着恒温时间的延长,晶粒成核速度和生长速度都有一定的提高,这就增大了BaTiO 3晶粒完全反应的程度,也使钛酸钡粉体的纯度提高。

图5 不同水热反应时间制备图6 钛酸钡粉体的XRD 半高宽以及晶粒尺寸与的BaT iO 3的XRD 图 [NaOH]/[TiCl 4]的关系(a)6h,(b)9h ,(c)12h2.3 溶液pH 值对晶粒度的影响表1为240 、[T iCl 4]=0.6mol/L 、Ba/T i=3.0条件下不同[NaOH]/[TiCl 4]水热合成6h 所生成钛酸钡粉体的XRD 结果以及通过粒度分析得到的粉体的D 50值。

晶粒尺寸根据谢乐公式D =K /B cos 计算而得(式中D 为晶粒尺寸/nm,K 为常数0.9,B 为X 射线结果的半高宽, 为衍射角)。

表1 钛酸钡粉体的XRD 结果[NaOH]/[T iCl 4]半高宽/ 衍射角2 / 晶粒尺寸/nm 颗粒的D 50/nm 6.70.5638.7215.047510.00.3638.8823.408013.30.2838.9830.1095150.3239.0626.3590pH 值的改变实际上是加入了不同量的矿化剂NaOH ,在水热法合成钛酸钡时,矿化剂的引入量有一个临界点,在这个临界点附近晶体有一个最佳的生长环境。

在高温高压下,水分子、Ba 2+和Ti 2+运动非常快,晶粒的结晶和溶解总是处于一个矛盾的统一体,只不过结晶速度远远大于溶解速度。

从图6可以看出晶粒尺寸有一个临界值,大约在[NaOH ]/[T iCl 4]=13附近,进而带来颗粒度的变化。

8 陕西科技大学学报第21卷2.4 消除pH 值影响粉体纯度的工艺因素反应在高碱条件下进行是反应本身的需求,BaCO 3主要是由Ba 2+和CO 32-结合生成的,从工艺的角度考虑如何降低pH 过高所带来的不良影响时主要应注意以下几个方面:(1)在进行配料和最终的过滤洗涤过程中,应采用经过一定时间煮沸的去离子水,防止从溶液中将CO 32-带入体系。

(2)尽量缩短配料时间,矿化剂在配料的最后一步加入,以减少反应体系从空气中吸收CO 2气体。

(3)通过调整工艺因素,如反应温度、反应时间、Ba/Ti 以及[NaOH ]/[TiCl 4]增大反应的完全程度,减少过剩的Ba 2+。