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鈦酸鹽粉體材料，具有優(yōu)異的電學性能，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單、成本低等優(yōu)點，但存在粒徑大、團聚嚴重、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致產(chǎn)物化學組成不均勻等缺點。 傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法的缺點在于成本較高、處理溫度較高、原始粒子容易團聚長大。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 單、生產(chǎn)周期短、所需設(shè)備簡單，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， 然后加入鈦酸丁酯充分攪拌，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，然后加入醋酸鋇充分攪拌，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行干燥發(fā)泡。
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所述的干凝膠在空氣氛圍下進行恒溫煅燒。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，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；而對煅燒過程 中不同溫度所得粉體的FTIR圖譜的檢測，也顯示本發(fā)明在凝膠的煅燒過程中避免了 BaCO3 的生成，對最后生成的鈦酸鋇納米粉體的XRD圖譜檢測顯示，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，使得凝膠煅燒時顆粒的生長發(fā)生變化，從而導致 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。


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，橫坐標為波數(shù)，縱 坐標為透光率，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，橫坐標為2 θ角，縱坐標為強度，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)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實施例對板狀鈦酸鋇納米粉體的制備方法做詳細的說明， 所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。實施例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的鈦酸丁酯充分攪拌，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的醋酸鋇充分攪拌，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，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的鈦酸丁酯充分攪拌，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的醋酸鋇充分攪拌，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 的鈦酸丁酯充分攪拌，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 的醋酸鋇充分攪拌，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的鈦酸丁酯充分攪拌，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 1. Smol的醋酸鋇充分攪拌，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的鈦酸丁酯充分攪拌，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 1. 6mol的醋酸鋇充分攪拌，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，然后加入鈦酸丁酯充分攪拌，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，然后加入醋酸鋇充分攪拌，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C04B35/626GK101891466SQ20101023221
公開日2010年11月24日 申請日期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 申請人:陜西科技大學