專利名稱：溶劑熱法納米鈦酸鍶粉末的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶劑熱法一步合成鈦酸鍶粉末的方法。更進一步地說涉及到常壓下以偏鈦酸為原料溶劑熱法一步合成鈦酸鍶粉末的方法。
背景技術(shù)：
鈦酸鍶具有良好的介電性、優(yōu)異的半導(dǎo)體性、高耐電壓性，更好的溫度穩(wěn)定性，被廣泛用于電子陶瓷工業(yè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對電子陶瓷元器件提出了高精度、高可靠性、多功能、微型化的要求，制備高純、超細的鈦酸鍶粉體原料是達到上述要求的關(guān)鍵。
目前工業(yè)化生產(chǎn)鈦酸鍶方法主要是固相燒結(jié)法和液相沉淀法。固相法雖然工藝簡單、成本低，但是制得的粉體純度低，粒徑大，難以滿足高性能電子元器件的要求。液相沉淀法雖然在一定程度上克服了固相法的缺點但是仍需要高溫煅燒，能耗大并且粉體在煅燒易于長大。因此開發(fā)高純、超細鈦酸鍶粉體的制備方法受到科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。CN1472169中揭示了一種在堿性條件下，以TiCl4為原料高溫(220-270℃)高壓(4-8MP)條件下制備鈦酸鍶的方法。然而這個方法不僅使用易揮發(fā)的TiCl4，對人體和環(huán)境都造成一定的傷害，而且采用高溫高壓的條件對設(shè)備的要求提高。CN1485276中揭示了一種在“超重力反應(yīng)器”中，常壓堿性條件下，以TiCl4為原料制備鈦酸鍶的方法。雖然這個方法不采用高溫高壓設(shè)備，但是仍然使用易揮發(fā)的TiCl4，對人體和環(huán)境有一定的傷害。CN1039396和CN1239076中采用醇氧基鈦為原料合成鈦酸鍶。其中在原料上雖有一些改進，但是醇氧基鈦對人體仍有一定的傷害，況且醇氧基鈦價格昂貴，難以實現(xiàn)工業(yè)化。CN1110598揭示以水和二氧化鈦為原料合成鈦酸鍶。該法在原料上有一些改進，但是需要高溫煅燒(750-1150℃)，反應(yīng)條件苛刻。上述幾種關(guān)于鈦酸鍶的制備方法中，在原料成本、毒性、反應(yīng)工藝等方面存在一些缺陷。溶劑熱法可以改變體系的熱力學(xué)性質(zhì)和熱液體系中的晶粒形態(tài)，況且目前關(guān)于以偏鈦酸為原料，常壓下溶劑熱法一步合成鈦酸鍶的方法還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種反應(yīng)原料廉價，反應(yīng)條件溫和，設(shè)備要求不高，對環(huán)境和人體無傷害，工藝簡單安全的合成鈦酸鍶的方法。
為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明采用常壓溶劑熱法制備鈦酸鍶納米粉末的方法包括以下步驟(1)在溫度為20-120℃，將鍶鹽溶解或分散在溶劑中，邊攪拌便加入堿，調(diào)節(jié)pH為8-14，得到懸濁液A；在溫度為20-120℃下，將偏鈦酸分散在溶劑中形成懸濁液B；在強烈攪拌下將懸濁液B緩慢滴入懸濁液A，直到懸濁液B滴完；或者在強烈攪拌下將懸濁液A緩慢滴入懸濁液B，直到懸濁液A滴完，然后繼續(xù)攪拌。在常壓下反應(yīng)，反應(yīng)時間為1-10小時。
(2)反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻、洗滌、過濾、干燥得到鈦酸鍶納米粉末。
本發(fā)明化學(xué)反應(yīng)原理
在上述反應(yīng)中偏鈦酸、鍶鹽和溶劑的比例為1.0∶0.8-1.5∶10-200。所用的溶劑為水或甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇這些脂肪醇中的一種或者水與上述脂肪醇中至少一種的混合物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)勢(1)反應(yīng)在常壓下進行，不需要高壓釜，減少對設(shè)備的要求；(2)一步合成鈦酸鍶粉末，不需要高溫煅燒，節(jié)省能量；(3)反應(yīng)原料廉價，過程簡單，合成的鈦酸鍶粉體純度大于98％。
(4)反應(yīng)溶劑為水或醇或醇水混合物，可改變體系的熱力學(xué)性質(zhì)和熱液體系中的晶粒形態(tài)、甚至聚集狀態(tài)。


圖1為鈦酸鍶粉體的IR2為鈦酸鍶粉體的XRD圖
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1將50ml的三口燒瓶固定在集熱式恒溫磁力攪拌器上，在三口燒瓶上裝有冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗。常壓下，60℃時將0.08mol氯化鍶和25ml乙醇放入到三口燒瓶中混合攪拌，氨水調(diào)節(jié)pH到8，得到懸濁液A，將0.1mol偏鈦酸在15ml乙醇打漿，得到懸濁液B，將B注入恒壓滴液漏斗中，緩慢滴入懸濁液A，油浴加熱磁力攪拌。計時反應(yīng)4h。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾，處理，得到產(chǎn)品。經(jīng)化學(xué)分析產(chǎn)物的鈦鍶比為1.12。XRD分析產(chǎn)物為立方相。根據(jù)謝樂公式，計算得到鈦酸鍶的一次顆粒平均粒徑為15nm。
實施例2將50ml的三口燒瓶固定在集熱式恒溫磁力攪拌器上，在三口燒瓶上裝有冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗。常壓下，90℃時將0.1mol氯化鍶和15ml蒸餾水放入到三口燒瓶中混合攪拌，氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH到10，得到懸濁液A；將0.1mol偏鈦酸在15ml水打漿，得到懸濁液B；將B注入恒壓滴液漏斗中，緩慢滴入懸濁液A，油浴加熱磁力攪拌。計時反應(yīng)1h。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾，處理，得到產(chǎn)品。經(jīng)化學(xué)分析產(chǎn)物的鈦鍶比為1.03。XRD分析產(chǎn)物為立方相。根據(jù)謝樂公式，計算得到鈦酸鍶的一次顆粒平均粒徑為22nm。
實施例3
將100ml的三口燒瓶固定在集熱式恒溫磁力攪拌器上，在三口燒瓶上裝有冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗。常壓下，80℃時將0.1mol偏鈦酸和40ml丙醇放入到三口燒瓶中打漿，得到懸濁液A；將0.12mol硝酸鍶和15ml蒸餾水混合攪拌，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到10，得到懸濁液B。將B注入恒壓滴液漏斗中，緩慢滴入懸濁液A，油浴加熱磁力攪拌。計時反應(yīng)6h。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾，處理得到產(chǎn)品。經(jīng)化學(xué)分析產(chǎn)物的鈦鍶比為0.98。XRD分析產(chǎn)物為立方相。根據(jù)謝樂公式，計算得到鈦酸鍶的一次顆粒平均粒徑為12nm。
實施例4將100ml的三口燒瓶固定在集熱式恒溫磁力攪拌器上，在三口燒瓶上裝有冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗。常壓下，80℃時將0.1mol偏鈦酸和40ml丙醇放入到三口燒瓶中打漿，得到懸濁液A；將0.12mol氯化鍶和15ml丙醇混合攪拌，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到10，得到懸濁液B。將B注入恒壓滴液漏斗中，緩慢滴入懸濁液A，油浴加熱磁力攪拌。計時反應(yīng)8h。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾，處理得到產(chǎn)品。經(jīng)化學(xué)分析產(chǎn)物的鈦鍶比為0.93。XRD分析產(chǎn)物為立方相。根據(jù)謝樂公式，計算得到鈦酸鍶的一次顆粒平均粒徑為10nm。
實施例5將100ml的三口燒瓶固定在集熱式恒溫磁力攪拌器上，在三口燒瓶上裝有冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗。常壓下，115℃時將0.1mol偏鈦酸和40ml丁醇放入到三口燒瓶中打漿，得到懸濁液A；將0.15mol醋酸鍶和35ml丁醇混合攪拌，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到12，得到懸濁液B。將B注入恒壓滴液漏斗中，緩慢滴入懸濁液A，油浴加熱磁力攪拌。計時反應(yīng)10h。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過濾，處理得到產(chǎn)品。經(jīng)化學(xué)分析產(chǎn)物的鈦鍶比為0.85。XRD分析產(chǎn)物為立方相。根據(jù)謝樂公式，計算得到鈦酸鍶的一次顆粒平均粒徑為8nm。
權(quán)利要求
1.一種制備高純、納米鈦酸鍶粉末的方法，其特征在于在常壓下將偏鈦酸、可溶性鍶鹽和溶劑混合，放入反應(yīng)器，堿調(diào)解pH為8-14，在20-120℃攪拌，反應(yīng)1-10h后形成鈦酸鍶懸濁液，將懸濁液冷卻、洗滌、過濾、干燥得到鈦酸鍶納米粉末。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的溶劑為水或甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇這些脂肪醇中的一種或者水與上述脂肪醇中至少一種的混合物。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的可溶性鍶鹽為氯化鍶，硝酸鍶，醋酸鍶，溴化鍶水溶性鍶鹽中的至少一種。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的偏鈦酸、鍶鹽和溶劑的比例為1.0∶0.8-1.5∶10-200。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的堿為堿金屬的氫氧化物或者氨水。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于洗滌懸濁液所用的水為蒸餾水(電導(dǎo)率為0.8-1.0*10-3S/cm)；酸為分析純的鹽酸或甲酸或醋酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備鈦酸鍶的快速、簡潔、廉價的方法。在常壓下將偏鈦酸、可溶性鍶鹽、堿和溶劑混合，反應(yīng)一定時間后將得到的沉淀處理并干燥即得到高純超細納米鈦酸鍶粉末。得到的鈦酸鍶粉體純度高，晶粒發(fā)育完整，顆粒度細小，能滿足電子陶瓷領(lǐng)域?qū)︹佀徭J粉體的要求。本發(fā)明與其他路線相比，具有原料廉價、反應(yīng)條件溫和、對設(shè)備要求不高，工藝簡單、操作方便，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C04B35/626GK1781873SQ200410081349
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者王公應(yīng), 馮秀麗, 王越, 曾毅 申請人:中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司