專利名稱：一種低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波-微乳液法 低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法。
背景技術(shù)：
鈦酸鋇(BaTi03)由于具有鐵電、壓電、高介電常數(shù)和正溫度系數(shù)效應(yīng) 等優(yōu)異的電學(xué)性能，而被廣泛應(yīng)用于多種電子元件。隨著微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展，電子元件需求量增大，而且日益向微型、輕量、薄型、多功能、高可 靠和高穩(wěn)定性等方向發(fā)展，對超細(xì)、高純、均勾化，高性能和高可靠性的 原粉需求量越來越大。因此，制備具有超細(xì)、高純、粒徑分布窄、團(tuán)聚少 的鈦酸鋇粉體的研究有著重要意義。
目前傳統(tǒng)制備方法制得的納米BaTi03粉體多采用煅燒法、草酸鹽法 和溶膠-凝膠法等，這些方法普遍存在著多雜質(zhì)、粒度分布寬和分散性差， 粒徑不可控等缺點。微乳液法雖然能得到分散性較好，粒徑可控的立方相 鈦酸鋇納米粉體，但其反應(yīng)時間長。微波合成相對傳統(tǒng)方法，加速了反應(yīng) 過程，并使最終產(chǎn)物獲得新相，制備出結(jié)晶完好，粒徑均勻的納米粉體。 因此本發(fā)明提供了一種低溫快速制備分散性好、粒徑可控的納米BaTi03 粉體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種不僅可以得到分散性好、粒徑可控的立方相鈦酸鋇納米粉體，而且反應(yīng) 溫度低、反應(yīng)時間短的低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1) 微乳液的制備將硝酸鋇溶解在蒸餾水中，制成摩爾濃度為 0.15-0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈦酸四丁酯溶解在環(huán)己烷中，制成摩爾 濃度為0.15-0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，將烷基酴聚氧乙烯醚
(OP-10)溶解在環(huán)己烷中，制成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液；將OP-10/環(huán)己烷溶液、正己醇、硝酸鋇水溶液配成微乳液，用摩爾 濃度為8mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)所述微乳液的PH值為12-14,其中，
OP-io/環(huán)己烷溶液正己醇硝酸鋇水溶液的體積比為200 : 8 :
7.2-14.5;微乳液攪拌后按Ba : Ti的摩爾比為1:1加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷 溶液；
(2) 微波合成將步驟(l)中加有鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液的微乳液 置于微波爐中，調(diào)節(jié)微波爐的溫度至65 70°C,反應(yīng)10-20min;
(3) 反應(yīng)完成后取出反應(yīng)物，陳化、離心洗滌、干燥并研磨，得到 粒徑為30-60nm立方相鈦酸鋇納米粉體。
上述步驟(3)中，反應(yīng)完成后，陳化24小時，反應(yīng)物通過高速離心 機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇和乙酸多次洗滌，并將洗滌后的產(chǎn)物置于 6(TC干燥箱中干燥，研磨最終得到30-60nm立方相鈦酸鋇納米粉體。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明不僅可以得到分散性 好、粒徑可控的鈦酸鋇納米粉體，而且反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時間短。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明制備納米BaTi03的工藝流程。
圖2為本發(fā)明制備的鈦酸鋇納米粉體的X衍射圖。
圖3為本發(fā)明制備的50nm左右的鈦酸鋇納米粉體的透射電鏡圖。
具體實施例方式
實施例l (摩爾濃度c-0.20mol/L)將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，鈦酸四 丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液， OP-10 (OP-10即烷基酚聚氧乙烯醚)溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為 0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷溶液。依次量取200ml OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml 正己醇、12.5ml硝酸鋇水溶液， 一并加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪 拌20分鐘，制得均勻透明的W/0型(油包水型)微乳液。然后在微乳液中 加入NaOH水溶液，調(diào)節(jié)微乳液PH為12,攪拌至澄清透明。向配制好的微 乳液中按Ba: Ti的摩爾比為l : l加入鈦酸四丁酯Ti(OC4H9)4的環(huán)己烷溶 液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波爐中進(jìn)行加熱，加 熱到65"C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時后，產(chǎn)物通過高速離心機(jī) 離心分離后，依次用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌后的產(chǎn)物置于6(TC 干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得到該白色樣品的粉體 平均粒徑為50nm左右。
實施例2 (摩爾濃度c=0.18mol/L )
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.18mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈥酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.18mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇、12.5ml硝酸鋇水 溶液加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勻透明的W/0 型微乳液體系。然后在微乳液體系中加入NaOH水溶液調(diào)節(jié)PH為13,攪拌 至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l : l加入鈦酸四 丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波爐中 進(jìn)行加熱，加熱到65'C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時后，產(chǎn)物通 過高速離心機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌后 的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得到該白色樣品的粉體平均粒徑為56nm左右。 實施例3 (摩爾濃度c^.l5mol/L)
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.15mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈥酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.15mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇、12.5ml硝酸鋇水 溶液加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勻透明的W/0 型微乳液體系。然后在微乳液體系中加入NaOH水溶液調(diào)節(jié)PH為13，攪拌 至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l : l加入鈦酸四 丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波爐中 進(jìn)行加熱，加熱到65"C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時后，產(chǎn)物通 過高速離心機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌后 的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得到該 白色樣品的粉體平均粒徑為60nm。
實施例4 (t=20min)
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈥酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2 m o 1/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇、12.5ml硝酸鋇溶 液加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勻透明的W/0型 微乳液體系。然后在W/0型微乳液體系中加入NaOH水溶液，調(diào)節(jié)PH為14， 攪拌至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l : l加入鈦 酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波 爐中進(jìn)行加熱，加熱到65"C時開始計時，反應(yīng)20min，陳化24小時后，產(chǎn) 物通過高速離心機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌后的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得 到該白色樣品的粉體平均粒徑為60nm左右。
實施例5(0>=8， 0)=水/表面活性劑的摩爾比，表面活性劑為烷基酴聚 氧乙烯醚(OP-10))
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈥酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己垸溶液、8ml正己醇、7.2ml硝酸鋇水溶 液加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勾透明的W/0型 微乳液體系。然后在W/0型微乳液體系中加入NaOH水溶液，調(diào)節(jié)PH為13, 攪拌至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l : l加入鈦 酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波 爐中進(jìn)行加熱到65。C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時后，產(chǎn)物通過 高速離心機(jī)離心分離后，用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌后的產(chǎn)物 置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得到該白色樣 品的粉體平均粒徑為30nm。
實施例6 (co=10)
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，.配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈥酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-IO溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇、9ml硝酸鋇溶液 一并加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌15-20分鐘，制得均勻透明的 W/0型微乳液體系。然后在W/0型微乳液體系中加入NaOH水溶液，調(diào)節(jié) PH為12,攪拌至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l : l加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液移入微波爐中進(jìn)行加熱到65。C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時后，
產(chǎn)物通過高速離心機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將 洗滌后的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片 得到該白色樣品的粉體平均粒徑為40nm左右。 實施例7 (0)=12)
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈦酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為濃度為0.25mol/L的OP-10/ 環(huán)己烷溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇和10.8ml硝 酸鋇水溶液一并加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勻 透明的W/0型微乳液體系。然后在W/O型微乳液體系中加入NaOH水溶液， 調(diào)節(jié)PH為13,攪拌至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba: Ti的摩爾比 為l : l加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的 溶液移入微波爐中進(jìn)行加熱到65。C時開始計時，反應(yīng)10min,陳化24小時 后，產(chǎn)物通過高速離心機(jī)離心分離后，用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將 洗滌后的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片 得到該白色樣品的粉體平均粒徑為46nm左右。
實施例8 ((0=16)
將NaOH加入蒸餾水中，配成摩爾濃度為8mol/L的NaOH水溶液，將硝 酸鋇溶解在蒸餾水中，配成摩爾濃度為0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈦酸 四丁酯溶于環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.2 mo 1/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶 液，將OP-10溶解在環(huán)己烷中，配成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷 溶液。依次量取200ml的OP-10/環(huán)己烷溶液、8ml正己醇和14.5ml硝酸鋇水 溶液一并加入燒杯中，在磁力攪拌器上快速攪拌20分鐘，制得均勻透明的 W/0型微乳液體系。然后在W/0型微乳液體系中加入NaOH水溶液，調(diào)節(jié) PH為14,攪拌至澄清透明。向配制好的微乳液體系按Ba : Ti的摩爾比為l :l加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，在磁力攪拌器上攪拌均勻。將配好的溶液
移入微波爐中進(jìn)行加熱到70'C時開始計時，反應(yīng)10min，陳化24小時后， 產(chǎn)物通過高速離心機(jī)離心分離后，用無水乙醇、乙酸多次洗滌，并將洗滌 后的產(chǎn)物置于6(TC干燥箱中干燥，最終得到白色樣品。通過TEM照片得到 該白色樣品的粉體平均粒徑為60nm左右。
圖l為微波微乳液制備納米BaTi03工藝流程。 從圖2可以看出，本發(fā)明制備的鈦酸鋇產(chǎn)品為立方相。 從圖3可以看出，鈦酸鋇粉體的平均粒徑為50nm,粒度分布均勻，分 散性好。
本發(fā)明實施例所使用的微波爐是上海新儀微波化學(xué)科技有限公司生 產(chǎn)的MAS-3普及型微波爐。
本發(fā)明鈦酸鋇樣品的相純度XRD分析采用日本理學(xué)公司的 D/MAX-2004型X-ray衍射儀，實驗條件Cu-Ka靶，石墨單色器濾波，波 長0.154056nm，工作電壓40kV,工作電流40mA，衍射角為10~80°。
本發(fā)明鈦酸鋇樣品的粒度TEM分析釆用日本電子JEM透射電子顯微 鏡，加速電壓200kV。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化, 均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)微乳液的制備將硝酸鋇溶解在蒸餾水中，制成摩爾濃度為0.15-0.2mol/L的硝酸鋇水溶液，將鈦酸四丁酯溶解在環(huán)己烷中，制成摩爾濃度為0.15-0.2mol/L的鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液，將烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)溶解在環(huán)己烷中，制成摩爾濃度為0.25mol/L的OP-10/環(huán)己烷溶液；將OP-10/環(huán)己烷溶液、正己醇、硝酸鋇水溶液配成微乳液，用摩爾濃度為8mol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)所述微乳液的PH值為12-14，其中，OP-10/環(huán)己烷溶液∶正己醇∶硝酸鋇水溶液的體積比為200∶8∶7.2-14.5；微乳液攪拌后按Ba∶Ti的摩爾比為1∶1加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液；(2)微波合成將步驟(1)中加有鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液的微乳液置于微波爐中，調(diào)節(jié)微波爐的溫度至65～70℃，反應(yīng)10-20min；(3)反應(yīng)完成后取出反應(yīng)物，陳化、離心洗滌、干燥并研磨，得到粒徑為30-60nm立方相鈦酸鋇納米粉體。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法，其特征在于步驟(3)中，反應(yīng)完成后，陳化24小時，反應(yīng)物通過高速離心機(jī)離心分離后，依次用無水乙醇和乙酸多次洗滌，并將洗滌后的產(chǎn)物置于6(TC千燥箱中干燥，研磨最終得到30-60nm立方相鈦酸鋇納米粉體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫快速制備立方相鈦酸鋇納米粉體的方法，包括以下步驟(1)將硝酸鋇、氫氧化鈉分別溶解在蒸餾水中；將烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、鈦酸四丁酯分別溶解在環(huán)己烷中；將OP-10/環(huán)己烷溶液、正己醇、硝酸鋇水溶液配成微乳液，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)微乳液PH值為12-14；攪拌后加入鈦酸四丁酯/環(huán)己烷溶液；(2)將上述反應(yīng)體系置于微波爐中，調(diào)節(jié)微波爐的溫度至65-70℃，反應(yīng)10-20min；(3)取出反應(yīng)物，陳化、離心洗滌、干燥、研磨，得到最終產(chǎn)物。該法不僅可以得到分散性好、粒徑可控的鈦酸鋇納米粉體，而且反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時間短，工藝簡單。
文檔編號C01G23/00GK101643241SQ200910023898
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者杰 陳 申請人:西安科技大學(xué)