專利名稱：一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦酸鋇納米粉體是一種白色的納米級(jí)鈦酸鹽粉體材料，具有優(yōu)異的電學(xué)性能，如 高介電常數(shù)以及鐵電、壓電和正溫度系數(shù)效應(yīng)等。鈦酸鋇納米粉體是電子陶瓷元器件的重 要基礎(chǔ)原料，主要用于介質(zhì)陶瓷、敏感陶瓷的制造，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)溫控發(fā)熱元件、多層 陶瓷電容器、PTC熱敏電阻器件、電光器件等領(lǐng)域。目前鈦酸鋇納米粉體的制備方法包括高溫固相燒結(jié)法、溶膠_凝膠法、共沉淀法、 水熱法等。高溫固相法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但存在粒徑大、團(tuán)聚嚴(yán)重、Ti/Ba比不 易控制、產(chǎn)品純度低、成品率低以及組分難以混合均勻而導(dǎo)致產(chǎn)物化學(xué)組成不均勻等缺點(diǎn)。 傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法的缺點(diǎn)在于成本較高、處理溫度較高、原始粒子容易團(tuán)聚長(zhǎng)大。共沉淀 法生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)物不易分離控制，且雜質(zhì)較多。水熱法需要特殊高壓設(shè)備，其中氯鹽易 引起腐蝕問題，且容易形成團(tuán)聚體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn) 單、生產(chǎn)周期短、所需設(shè)備簡(jiǎn)單，可制備出形狀規(guī)則、分散性較好的板狀鈦酸鋇納米粉體。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸溶于體積濃度為25 28%的氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為準(zhǔn)， 然后加入鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢瑁渲瞥扇芤篈，其中，鈦酸丁酯與檸檬酸的摩爾比為1 1.5 2. 5 ；2)將檸檬酸溶于體積濃度為25 28%的氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為 準(zhǔn)，然后加入醋酸鋇充分?jǐn)嚢?，配制成溶液B，其中，醋酸鋇與檸檬酸的摩爾比為1 1.5 2. 5 ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 然后加入氨水總體積1/3 1/2的無水乙醇，并用氨水調(diào)PH值至5. 0 7. 0，再加入檸檬酸 總質(zhì)量1/3 1/2的聚乙二醇，配制成前驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在80 90°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在 130 140°C干燥發(fā)泡5 7h得到干凝膠；5)將干凝膠在720 850°C恒溫煅燒，煅燒3 6h后取出得到板狀鈦酸鋇納米粉 體。所述的聚乙二醇的分子量為4000或6000。所述的濕凝膠在空氣氛圍下進(jìn)行干燥發(fā)泡。
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所述的干凝膠在空氣氛圍下進(jìn)行恒溫煅燒。所述的板狀鈦酸鋇納米粉體為疏松的板狀鈦酸鋇納米粉體，其粒徑大小為40 IOOnm0與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果采用溶膠_凝膠法制備鈦酸鋇納米粉體時(shí)，在凝膠的煅燒過程中，首先出現(xiàn)晶相 TiO2,再由晶相TiO2與凝膠當(dāng)中的絡(luò)合物燃燒釋放的Ba反應(yīng)生成鈦酸鋇。通常的溶膠_凝 膠法中，往往會(huì)出現(xiàn)晶相BaCO3,而BaCO3完全轉(zhuǎn)化為鈦酸鋇較為困難，所以在制成的鈦酸鋇 納米粉體中往往在晶相會(huì)有BaCO3的殘余。而本發(fā)明采用了與現(xiàn)有技術(shù)不同的分散體系以 制成凝膠，在煅燒過程中避免了 BaCO3晶相的生成，使得所得粉體更加純凈；而對(duì)煅燒過程 中不同溫度所得粉體的FTIR圖譜的檢測(cè)，也顯示本發(fā)明在凝膠的煅燒過程中避免了 BaCO3 的生成，對(duì)最后生成的鈦酸鋇納米粉體的XRD圖譜檢測(cè)顯示，鈦酸鋇納米粉體中沒有其他 雜相，特別是BaC03晶相衍射峰的出現(xiàn)。而且，本發(fā)明將絡(luò)合劑檸檬酸溶解在氨水體系中，再加入反應(yīng)的原料鈦酸丁酯和 醋酸鋇，分別形成溶液A、B，在兩者混合后再加入無水乙醇和聚乙二醇；由于配合溶膠的過 程不同，使得形成的絡(luò)合物結(jié)構(gòu)發(fā)生區(qū)別，使得凝膠煅燒時(shí)顆粒的生長(zhǎng)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致 了鈦酸鋇納米粉體形貌的不同。本發(fā)明所得的粉體為形狀規(guī)則的板狀，粒徑大小為40 150nmo本發(fā)明提供的鈦酸鋇納米粉體的制備方法，由于醋酸鈣、鈦酸丁酯完全反應(yīng)將轉(zhuǎn) 化為鈦酸鋇，在此制備過程中沒有引入氯離子等雜質(zhì)，無需抽濾清洗工藝以去除雜質(zhì)，可縮 短制備周期；而且氨水、檸檬酸、聚乙二醇和反應(yīng)所得的醋酸丁酯通過水浴蒸發(fā)而發(fā)揮除 去，其余殘留在煅燒過程中會(huì)被碳化而除去，所制備的納米二氧化硅粉體的純度高、分散性 好。本發(fā)明提供的鈦酸鋇納米粉體的制備方法，還具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，制備周期 短，產(chǎn)率較高，設(shè)備投資少，成本低的優(yōu)勢(shì)。


圖1為不同煅燒溫度下所得鈦酸鋇納米粉體的FTIR圖譜，其中，橫坐標(biāo)為波數(shù)，縱 坐標(biāo)為透光率，本發(fā)明制備的凝膠在400°C、580°C、60(rC下煅燒都無BaCO3晶相的生成。圖2為鈦酸鋇納米粉體的SEM照片，顯示為規(guī)則的板狀，粒徑大小為40 150nm。圖3為鈦酸鋇納米粉體的XRD圖譜，橫坐標(biāo)為2 θ角，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度，圖譜中的衍 射峰完全與BaT03相符，并無其他雜相，特別是BaCO3晶相衍射峰的出現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法做詳細(xì)的說明， 所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。實(shí)施例1鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入 1. 5mol的鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢?，配制成溶液A ；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入1.5mol的醋酸鋇充分?jǐn)嚢瑁渲瞥扇芤築 ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 加入無水乙醇200ml后用氨水調(diào)PH值至5.0，再加入64. 05g的聚乙二醇(PEG4000)配制成 前驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在80°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在130°C、空 氣氛圍下干燥發(fā)泡7h得到干凝膠；5)將干凝膠在720°C恒溫、空氣氛圍下煅燒，煅燒6h后取出得到疏松的板狀鈦酸 鋇納米粉體。本發(fā)明制成的凝膠，在煅燒過程中避免了 BaCO3晶相的生成，而如圖1所示的對(duì)煅 燒過程中不同溫度(400°C、58(TC、60(rC)所得粉體的FTIR圖譜的檢測(cè)，這說明凝膠的煅燒 過程中避免了 BaCO3的生成，而與溫度無關(guān)。720°C煅燒所得的鈦酸鋇納米粉體的SEM照片如圖2所示，XRD圖譜如圖3所示， 可以看到鈦酸鋇納米粉體呈規(guī)則的板狀形狀，粒徑大小為40 150nm ；而且純度高，XRD圖 譜的衍射峰顯示無其他雜相。實(shí)施例2鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入
2.5mol的鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢?，配制成溶液A ；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 2. 5mol的醋酸鋇充分?jǐn)嚢瑁渲瞥扇芤築 ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 加入無水乙醇300ml后用氨水調(diào)PH值至7.0，再加入96. 07g的聚乙二醇(PEG6000)配制成 前驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在90°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在140°C、空 氣氛圍下干燥發(fā)泡5h得到干凝膠；5)將干凝膠在850°C恒溫、空氣氛圍下煅燒，煅燒3h后取出得到疏松的板狀鈦酸 鋇納米粉體。實(shí)施例3鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸192. 14g (Imol)溶于體積濃度為28%的300ml氨水中，然后加入2mol 的鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢?，配制成溶液A ；2)將檸檬酸192. 14g (Imol)溶于體積濃度為28%的300ml氨水中，然后加入2mol 的醋酸鋇充分?jǐn)嚢?，配制成溶液B ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 加入無水乙醇250ml后用氨水調(diào)PH值至6. 0，再加入75g的聚乙二醇(PEG4000)配制成前 驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在85°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在135°C、空 氣氛圍下干燥發(fā)泡6h得到干凝膠；5)將干凝膠在800°C恒溫、空氣氛圍下煅燒，煅燒4h后取出得到疏松的板狀鈦酸鋇納米粉體。實(shí)施例4鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為25 %的300ml氨水中，然后加入 1. Smol的鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢瑁渲瞥扇芤篈 ；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 1. Smol的醋酸鋇充分?jǐn)嚢?，配制成溶液B ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 加入無水乙醇280ml后用氨水調(diào)PH值至5. 8，再加入80g的聚乙二醇(PEG6000)配制成前 驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在86°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在138°C、空 氣氛圍下干燥發(fā)泡5. 5h得到干凝膠；5)將干凝膠在750°C恒溫、空氣氛圍下煅燒，煅燒4. 5h后取出得到疏松的板狀鈦 酸鋇納米粉體。實(shí)施例5鈦酸鋇納米粉體的制備方法，包括以下步驟1)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 1. 6mol的鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢瑁渲瞥扇芤篈 ；2)將檸檬酸192. 14g(lmol)溶于體積濃度為28 %的300ml氨水中，然后加入 1. 6mol的醋酸鋇充分?jǐn)嚢?，配制成溶液B ；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1 1的比例，將溶液A與溶液B充分混合， 加入無水乙醇260ml后用氨水調(diào)PH值至7. 0，再加入90g的聚乙二醇(PEG6000)配制成前 驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在82°C水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在132°C、空 氣氛圍下干燥發(fā)泡6h得到干凝膠；5)將干凝膠在820°C恒溫、空氣氛圍下煅燒，煅燒5h后取出得到疏松的板狀鈦酸 鋇納米粉體。
權(quán)利要求
一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將檸檬酸溶于體積濃度為25～28％的氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為準(zhǔn)，然后加入鈦酸丁酯充分?jǐn)嚢?，配制成溶液A，其中，鈦酸丁酯與檸檬酸的摩爾比為1∶1.5～2.5；2)將檸檬酸溶于體積濃度為25～28％的氨水中，氨水的量以能溶解檸檬酸為準(zhǔn)，然后加入醋酸鋇充分?jǐn)嚢?，配制成溶液B，其中，醋酸鋇與檸檬酸的摩爾比為1∶1.5～2.5；3)按照鈦酸丁酯與醋酸鋇的摩爾比為1∶1的比例，將溶液A與溶液B充分混合，然后加入氨水總體積1/3～1/2的無水乙醇，并用氨水調(diào)PH值至5.0～7.0，再加入檸檬酸總質(zhì)量1/3～1/2的聚乙二醇，配制成前驅(qū)體溶液；4)將前驅(qū)體溶液在80～90℃水浴蒸發(fā)直至得到濕凝膠，然后再將濕凝膠在130～140℃干燥發(fā)泡5～7h得到干凝膠；5)將干凝膠在720～850℃恒溫煅燒，煅燒3～6h后取出得到板狀鈦酸鋇納米粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，其特征在于，所述的聚乙二 醇的分子量為4000或6000。
3.如權(quán)利要求1所述的板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，其特征在于，所述的濕凝膠 在空氣氛圍下進(jìn)行干燥發(fā)泡。
4.如權(quán)利要求1所述的板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，其特征在于，所述的干凝膠 在空氣氛圍下進(jìn)行恒溫煅燒。
5.如權(quán)利要求1所述的鈦酸鋇納米粉體的制備方法，其特征在于，所述的板狀鈦酸鋇 納米粉體為疏松的板狀鈦酸鋇納米粉體，其粒徑大小為40 100·。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法，明將絡(luò)合劑檸檬酸溶解在氨水體系中，再加入反應(yīng)的原料鈦酸丁酯和醋酸鋇，分別形成溶液A、B，在兩者混合后再加入無水乙醇和聚乙二醇，配制成前驅(qū)體溶液；經(jīng)水浴蒸發(fā)、干燥發(fā)泡得到干凝膠，將干凝膠在720～850℃恒溫煅燒得納米鈦酸鋇粉體。所得的納米鈦酸鋇粉體為形狀規(guī)則的板狀，粒徑大小為40～150nm；純度高、分散性好，無BaCO3晶相的生成。
文檔編號(hào)C04B35/626GK101891466SQ20101023221
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者伍媛婷, 王秀峰 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)