專利名稱：一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTiO₃導電陶瓷粉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機納米功能材料的合成方法，特別涉及一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTiO3導電陶瓷粉的方法。
背景技術：
作為一種重要的功能材料，具有導電性能的粉體廣泛的應用于涂料、膠黏劑、電子、電器、航空、化工、印刷、包裝、船舶、軍工等領域，用于生產導電涂料、抗靜電涂料、導電粘合劑、導電塑料、導電橡膠、導電靜電紙、電子元件、電器設備外殼、印刷電路版等。而目前廣泛使用的金屬粉末、炭黑、石墨、碳纖維、金屬薄片或纖維、金屬氧化物等由于氧化、成本及加工困難等因素使得其應用受到一定的限制。新型的導電納米陶瓷粉，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為既具有金屬態(tài)的導電性而且又保持了陶瓷材料本身抗氧化，耐腐蝕以及性能穩(wěn)定的功能粉體材料。該功能填料能夠解決傳統(tǒng)金屬粉體氧化形成界面氧化層導致填料電性能下降的問題。作為典型的鈣鈦礦型材料，BaTiO3陶瓷是良好的絕緣體，而通過稀土改性可使其電阻率明顯下降。但是將其應用為導電填料還需要進一步提高其導電性能，降低其電阻率。中國專利申請?zhí)枮?00410043615. 9所報道的對BaTiO3納米陶瓷粉的氣相稀土擴滲改性是一種有效的降低粉體電阻率的改性方法，但是這種改性方法需要使用醇類或酰胺類有機溶劑作為擴滲介質，因此導致該方法存在成本高且環(huán)境不友好的技術缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于解決傳統(tǒng)稀土擴滲方法制備BaTiO3導電陶瓷粉需要使用醇類或酰胺類有機溶劑作為擴滲介質，因此導致該方法存在成本高且環(huán)境不友好的技術缺陷，從而提供一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTiO3導電陶瓷粉的新方法。所述目的是通過如下方案實現(xiàn)的
一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，依次包括以下步驟(1)待擴滲爐升溫至設定溫度750V 900°C后，向爐內滴入蒸餾水以排除爐內的空氣； (2)將BaTiO3陶瓷粉體置于擴滲爐內；(3)向爐內滴入含稀土元素的擴滲液4、h，即可得到BaTiO3導電陶瓷粉。向擴滲爐內放置BaTiO3陶瓷粉體l(T30g，向爐內滴擴摻液的速度為每分鐘12 滴，每滴0. 15 0. 25mL。向爐內滴入蒸餾水以每分鐘12滴的速度滴2min，每滴0. 15^0. 25mL。所述的BaTiO3陶瓷粉由溶膠凝膠法制備得到。所述的擴滲液由稀土元素的醋酸鹽溶于蒸餾水制得。所述稀土元素為La、Ce、Sm、Pr中的任一種或幾種。
所述擴滲液中稀土元素的濃度為3wt9T6wt%。
相對于原有技術，本發(fā)明所述方法使用水代替醇類或酰胺類有機溶劑作為擴滲介質，解決了原有工藝擴滲成本高且對環(huán)境有污染的技術缺陷，提供了一種新的低成本，環(huán)境友好的擴滲改性技術，順應了經(jīng)濟環(huán)保，綠色化學的技術發(fā)展要求。此外，由于在擴滲溫度范圍內擴滲介質不發(fā)生分解反應，解決了原有技術中有機液體擴滲介質分解產物復雜導致產品組分復雜且改性重復性不高的技術缺陷。本發(fā)明具有如下具體優(yōu)點及有益效果
(1)本發(fā)明以水為擴滲介質進行改性與原有技術相比，降低了改性成本并且防止了有機擴滲介質對環(huán)境的污染。(2)本發(fā)明以水為擴滲介質，在擴滲溫度范圍內防止了擴滲介質發(fā)生分解反應，解決了原有技術中有機液體擴滲介質分解產物復雜導致產品組分復雜且改性重復性不高的技術缺陷。(3)本發(fā)明一種以水為擴滲介質的擴滲改性法，提供了一種環(huán)境友好的擴滲改性技術，順應了經(jīng)濟環(huán)保，綠色化學的技術發(fā)展要求。


圖1為本發(fā)明實施例一所制備的導電BaTiO3陶瓷粉的XRD圖。圖2為本發(fā)明實施例一所制備的導電BaTiO3陶瓷粉的SEM圖。
具體實施例方式待擴滲爐升溫至750°C 900°C后，向爐內以每分鐘12滴的滴速滴入蒸餾水 2min，每滴0. 15 0. 25mL,以排除爐內的空氣；然后將10 30g BaTiO3陶瓷粉置于擴滲爐內；最后向爐內以每分鐘12滴的滴速滴入含3wt% 6wt%稀土元素擴滲液4 證(擴滲液由稀土元素的醋酸鹽溶于蒸餾水制得)，稀土元素可以是La、Ce、Sm、ft·中的任一種或幾種， 每滴擴滲液為0. 15 0. 25mL。即可得到BaTiO3導電陶瓷粉。前面提到的BaTiO3陶瓷粉可以使用現(xiàn)有技術中任意一種制備方法得到，也可以直接從市場買來。本實施例提供一種由溶膠凝膠法制備得到BaTiO3陶瓷粉，具體的制備方法為一、將15. 326g乙酸鋇溶于去離子水中，得到乙酸鋇的飽和溶液；二、向20. 421g鈦酸四丁酯中加入50ml正丁醇后混溶，再加入20ml冰醋酸，得到混和體系；三、將乙酸鋇的飽和溶液滴加到混和體系中，滴加速度每分鐘小于60滴，得到淡黃色透明溶液，然后靜置Mh，再在80°C的條件下干燥72h，得到干凝膠前軀體；將干凝膠前軀體在800°C煅燒池既得到純 BaTiO3陶瓷粉。經(jīng)檢測，所得BaTiO3導電陶瓷粉的室溫電阻率為2. 98X 10_2 Ω · m,平均粒徑為 200nm。產品XRD衍射譜圖如圖1所示，從圖1中可以看出，本發(fā)明以水為擴滲介質改性得到的產品為立方相BaTiO3,其各個晶面的衍射峰均較為明顯，并且沒有其他明顯的雜質峰出現(xiàn)，說明通過本發(fā)明水為擴滲介質擴滲改性使得稀土離子以粒子替換的方式形成連續(xù)固溶體并導致其導電性增強。所制備的導電BaTiO3陶瓷粉的形貌如圖2所示，從圖2中可以看出，本發(fā)明以水為擴滲介質改性得到的產品的表面形貌較為規(guī)整，無明顯的雜質相聚集，粉體粒徑均勻，典型的粒徑尺寸為200nm。上述實施方式只是對本專利的示例性說明而并不限定它的保護范圍，本領域人員還可以對其進行局部改變，只要是沒有超出本專利的精神實質，都示為對本專利的等同替換，都在本專利的保護范圍之內。
權利要求
1.一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于依次包括以下步驟(1)待擴滲爐升溫至設定溫度750°C 900°C后，向爐內滴入蒸餾水以排除爐內的空氣；(2)將BaTiO3陶瓷粉體置于擴滲爐內；(3)向爐內滴入含稀土元素的擴滲液4 5h，即可得到BaTiO3導電陶瓷粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，向擴滲爐內放置徹1103陶瓷粉體l(T30g，向爐內滴擴摻液的速度為每分鐘 12 滴，每滴 0. 15 0. 25mL。
3.根據(jù)權利要求1所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，向爐內滴入蒸餾水以每分鐘12滴的速度滴2min，每滴0. 15^0. 25mL。
4.根據(jù)權利要求1所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，所述的BaTiO3陶瓷粉由溶膠凝膠法制備得到。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，所述的擴滲液由稀土元素的醋酸鹽溶于蒸餾水制得。
6.根據(jù)權利要求5所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，所述稀土元素為La、Ce、Sm、ft·中的任一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求5所述的以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTi03導電陶瓷粉的方法，其特征在于，所述擴滲液中稀土元素的濃度為3wt9T6wt%。
全文摘要
一種以水為介質通過稀土氣相擴滲制備BaTiO3導電陶瓷粉的方法，它涉及無機納米功能材料的合成方法。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)稀土擴滲方法存在成本高且環(huán)境不友好的技術缺陷。本發(fā)明使用水代替醇類或酰胺類有機溶劑作為擴滲介質，降低成本防止環(huán)境污染的同時提高了產品的純度與改性的重復性。其具體方法為先待擴滲爐升溫至設定溫度750℃～900℃后，向爐內滴入蒸餾水以排除爐內的空氣，而后將BaTiO3陶瓷粉置于擴滲爐內，最后向爐內滴入含稀土元素的擴滲液，即可得到BaTiO3導電陶瓷粉。本發(fā)明所制得的產品室溫電阻率可達到10-2Ω m，粉體粒徑為120~300nm。
文檔編號C04B35/468GK102503411SQ20111034730
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者孟憲偉, 李佳龍, 郝素娥, 馬天龍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學