一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法技术

本发明专利技术公开了一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法，通过沉淀法制备了一种高纯纳米级钛酸钡，主要包括：（1）溶解；（2）共沉淀；（3）过滤洗涤；（4）砂磨喷雾；（5）煅烧。本发明专利技术制备的钛酸钡具有成本低，晶粒小，纯度高，分散性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法
本专利技术属于电子材料领域，涉及一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法。
技术介绍
伴随电子元器件小型化需求，MLCC等对钛酸钡原材料要求向细晶粒，高分散，高纯度，低成本方向发展。目前市场主要需求为500nm与300nm及以下，而固相法制备300nm及以下工艺复杂，成本较高且分散不均匀；水热法钛酸钡粒度小，分散均匀，但成本高。本专利技术通过沉淀法制备的钛酸钡成本低，晶粒小，分散均匀，纯度高，完全满足市场对300nm及以下晶粒钛酸钡需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于使用沉淀法制备一种高纯纳米级钛酸钡。一种沉淀法制备高纯钛酸钡的方法，其步骤如下：（1）溶解：在搅拌情况下将电子级碳酸钡粉体加到1.0~2.5mol/L的二氯氧钛溶液中，反应生成钡钛混合溶液a，其中Ba/Ti比（摩尔比）为0.995~1.005。（2）沉淀：以碳铵为沉淀剂，以25-35mL/min流速将2.5~3.5mol/L碳铵溶液加到钡钛混合溶液中a中，向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，pH≥7时停止加料，搅拌30min，反应过程控制温度为35~42℃；（3）过滤洗涤：加纯水多次过滤洗涤，用硝酸银检测氯离子，直到氯离子≤10ppm（比色法）；（4）砂磨喷雾：将浆料通过砂磨机砂磨，使检测粒度D50≤400nm；以进口温度为250~300℃，出口温度100℃喷雾干燥；（5）煅烧：煅烧温度950~1000，升温速率3℃/min，保温2~3小时。本专利技术采用固体电子级碳酸钡粉料与二氯氧钛溶液反应、同时加入日本岩谷碳分子筛和尿素，减少了碳铵使用量，有利于环保，浆料以表面具有多孔结构的岩谷碳分子筛作为沉积核心，浆料颗粒均匀的排布在岩谷碳分子筛表面，浆料颗粒增长到一定程度后就形成粒径均匀、粒径范围统一的前驱体，最后煅烧去除碳分子筛得到本专利技术纳米钛酸钡。本专利技术起到了改善碳酸钡形貌的作用，而尿素的加入具有助燃作用，促使碳分子筛、碳铵高温分解，且生产产物纯度比常见以工业级氯化钡为原材料沉淀法制备的产品纯度高；使用砂磨工艺，产品沉淀浆料分散更加均匀，喷雾后产品Ba/Ti比更加均匀稳定，流动性与分散性更好。附图说明图1为实施例1~11获得的碳酸钡电镜照片；图2为对比例5获得的碳酸钡电镜照片。具体实施方式实施例1~7将99.67g（0.5025mol，灼烧与水分合计0.5%）碳酸钡缓慢加到2.0mol/L的二氯氧钛溶液（250mL）中（Ba/Ti=1.005），搅拌反应直到溶液清澈透明。然后将3.5mol/L碳铵溶液分别以25，30，35mL/min流速转到上述钡钛混合溶液中，向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，直到pH为7结束，控制反应温度分别为37±2，40±2，保温30分钟。采用纯水洗涤，直到氯离子≤10ppm；砂磨粒度≤300nm后，以250℃进口温度，100℃出口温度喷雾干燥；干燥后开始煅烧，煅烧温度1000℃，保温2.5小时。采用nanomeasurer1.2计算粒径对比例1、2中，不同于实施例1~7的是：碳铵溶液流速为40~45mL/min，反应温度为45±2℃，测试结果如下：结论：实施例1—实施例7表明加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，反应过程控制温度为35~42℃，25-35mL/min流速可以取得晶粒小，分散均匀良好、环保的效果。实施例8~13将99.17g（0.5mol，灼烧与水分合计0.5%）碳酸钡缓慢加到1.0mol/L的二氯氧钛溶液（500mL）中（Ba/Ti=1.000），搅拌反应直到溶液清澈透明。然后将2.5mol/L碳铵溶液以25mL/min流速转到上述钡钛混合溶液中，向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，直到pH为7结束，控制反应温度40±2℃，保温30分钟。采用纯水洗涤，直到氯离子≤10ppm；砂磨粒度≤300nm后，以300℃进口温度，100℃出口温度喷雾干燥；干燥后开始煅烧，煅烧温度950~1000℃，保温2~3小时。采用nanomeasurer1.2计算粒径。对比例3、4中，不同于实施例8~13的是：不添加日本岩谷碳分子筛和尿素，煅烧温度控制在1020~1080℃，其他同于实施例1~7。对比例5：将99.67g（0.5025mol，灼烧与水分合计0.5%）碳酸钡缓慢加到2.6mol/L的二氯氧钛溶液（500mL）中（Ba/Ti=1.005），搅拌反应直到溶液清澈透明。然后将4.0mol/L碳铵溶液以30mL/min流速转到上述钡钛混合溶液中，直到pH为7结束，控制反应温度40±2℃，保温30分钟。采用大量纯水洗涤，直到氯离子≤10ppm；砂磨粒度≤300nm后，以280℃进口温度，100℃出口温度喷雾干燥；干燥后开始煅烧，煅烧温度1000℃，保温2.5小时。测试Ba/Ti=1.002，采用nanomeasurer1.2计算粒径140nm，电镜照片显示团聚严重。测试结果如下：结论：实施例8—实施例13表明向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，煅烧温度控制在950~1000℃之间，可以取得晶粒小，分散均匀良好、环保的效果。此外，本专利经成本核算如下：1.本专利原材料碳酸钡与四氯化钛，碳铵或尿素，反应过滤洗涤烧结后为四方相成品，成本20000元/吨；2.采用传统高压水热法工艺，以氢氧化钡，偏钛酸为原材料，单釜产能低；反应产物为立方相，需水洗煅烧制备四方相；而且一般制备的四方相电镜粒度＞300nm，成本在30000元/吨；300nm以下一次水热制备的纳米级四方相钛酸钡采用水与酒精或其他有机物为溶剂，制备成本在50000元/吨。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法，其特征在于如下步骤：（1）溶解：将电子级碳酸钡粉体加到1.0~2.5mol/L的二氯氧钛溶液中，反应生成钡钛混合溶液a；（2）沉淀：以碳铵为沉淀剂，以25‑35mL/min 流速将2.5~3.5mol/L碳铵溶液加到钡钛混合溶液a中，向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素， pH≥7时停止加料，搅拌30min，制得浆料b；（3）过滤洗涤：加纯水多次过滤洗涤，用硝酸银检测氯离子，直到氯离子≤10ppm；（4）砂磨喷雾：将浆料通过砂磨机砂磨，使检测D50粒度≤400nm；以进口温度为250~300℃，出口温度100℃喷雾干燥；（5）煅烧：，温度950~1000，升温速率3℃/min，保温2~3小时。

【技术特征摘要】
1.一种沉淀法制备高纯纳米级钛酸钡的方法，其特征在于如下步骤：（1）溶解：将电子级碳酸钡粉体加到1.0~2.5mol/L的二氯氧钛溶液中，反应生成钡钛混合溶液a；（2）沉淀：以碳铵为沉淀剂，以25-35mL/min流速将2.5~3.5mol/L碳铵溶液加到钡钛混合溶液a中，向钡钛混合溶液a中加入总质量5~8%的日本岩谷碳分子筛和2~3%尿素，pH≥7时停止加料，搅拌30min，制得浆料b；（3）过滤洗涤：加纯水多次过滤洗涤，用硝酸银检测氯离子，直到氯离子≤10...

【专利技术属性】
技术研发人员：资美勇，万亚锋，吴浩，
申请(专利权)人：湖北天瓷电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42