一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法技术

本发明专利技术涉及一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，包括以下步骤：制备纳米级钛源；去除钛源中的氯离子；制备溶胶；在反应釜中制备立方相钛酸钡浆料；洗涤立方相钛酸钡浆料；制备初步团聚的四方相钛酸钡粉体，制备四方相钛酸钡粉体。本发明专利技术的优点：本发明专利技术合成的四方相钛酸钡颗粒均匀，完整度好，分散度为1.01‑1.2，平均粒径大小和比表面积可控，四方相结晶率大于等于1.010，纯度高，有效解决现工业生产工艺的不足，提高MLCC产品基础粉的成品率，提升生产效能。

A submicron super fine particle preparation method for barium titanate powder

The invention relates to a submicron barium titanate ultrafine particles preparation method comprises the following steps: preparing nanometer titanium source; removal of chloride ion in the titanium source; preparing sol; preparation of cubic phase barium titanate slurry in the reactor; washing of cubic phase barium titanate slurry; preliminary preparation the reunion of the tetragonal phase barium titanate powder, preparation of Tetragonal Barium Titanate powder. The invention has the advantages that the synthesis of Tetragonal Barium titanate particles, integrity good dispersion of 1.01 1.2, average particle size and specific surface area of controllable, tetragonal crystallization rate is greater than or equal to 1.010, high purity, effectively solve the problem of the industrial production process, improve product MLCC based powder products the rate of improvement of production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法
本专利技术涉及功能陶瓷原材料超微粉体制备
，特别涉及一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法。
技术介绍
钛酸钡功能陶瓷粉体材料是电子陶瓷元器件的基础原材料，由于其具有较高的介电常数、良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能,在电子学、热学、声学、光学等领域得到了广泛的应用。因此，又被称之为电子工业陶瓷的支柱。该材料现广泛地应用于制造各种功能陶瓷敏感元件，尤其是对正温度系数的热敏电阻（PTC）、小规模的多层陶瓷电容器（MLCC）、压电陶瓷等。众所周知，具有高介电常数的钙钛矿型化合物的四方晶型钛酸钡颗粒作为高介电体被应用于陶瓷电容器、正热敏电阻器、高频振动子等电子部件。因此，对用与薄层电容器具有良好的分散性，没有团聚性和高度四方相结晶性的四方相钛酸钡粉体材料的要求越来越旺盛。为了使原料粉体成为具有优良分散性可控尺寸的颗粒，钛酸钡粉体材料的基础颗粒形状应为球形或近球形，优选尽量接近正球形。目前，科技工作者对已经进行的钛酸钡陶瓷粉体的制备，主要包括两种方法:固相反应与液相反应。早期常规的固相反应合成方法是将氧化物或中间体固态混合烧结合成，采用钡盐化合与钛源的化合物进行混合后于1000℃高温条件下进行烧制后再经过破碎团聚颗粒的制备过程。该法如草酸盐沉淀法等方法被使用，但是固相反应方法制得的钛酸钡粉体存在问题是平均粒径的颗粒较大，且经过高温煅烧后常得到多边形的钛酸钡粉体颗粒，颗粒间存在硬团聚的烧结现象，经过粉碎后纯度低，粒子形貌差异较大，粒径分布较差，分散度较大，难以具有良好的分散性能等缺陷，无法适应目前电子元件小型化的要求，为了解决这些问题，液相化学反应合成形貌均一的超细功能陶瓷粉体已经引起了广泛的重视与开发。液相反应中多种制备方法也取得了很大进展，目前研究比较多的液相化学合成法主要有以水为溶剂的水热法、溶胶-凝胶法、溶液蒸发法、辐射合成法、沉淀法和微乳液法等。近年来，随着目前市场的电子元器件不断地朝着高精度、高可靠性、多功能和小型化方向的快速发展，电子工业陶瓷要求钛酸钡粉体需要高纯、微细和均匀化。我国科学工作者们一直在致力于他们的理论研究和生产技术应用，现已知多种基于水热制备技术的钛酸钡粉体制作方法。采用水热法是因为在水热反应条件下离子反应和水解反应可以得到加速和促进，一些常温常压下反应很慢的热力学反应在水热条件下可以实现加速反应。相比较而言，水热法具有工艺操作简单，可直接制备出分散均匀化、晶型好，纯度高且大小可控的超细钛酸钡粉体，因此一直是研究与工业开发的热点。早期钛酸钡粉体的水热合成使用的是活性差的钛化合物，如氧化物，氢氧化物加热温度高达300℃，甚至800℃，相应地必须保持的压力为30-50MPa。近年来钛酸钡粉体的水热合成法得到长足发展。从广义的角度来讲，水热法包括在溶剂热合成方法中，使用非水溶剂作介质合成钛酸钡。如在CN1830806A中以正丁醇和水为混合液为溶剂，在碱性介质中进行水热反应，制备立方相钛酸钡粉体。同时也有引用微波技术和超临界技术引入水热法相结合的方法，如在专利CN102584219A中采用微波辅助水热法得到纳米级钛酸钡粉体，又如在专利CN1884195A中采用微波水热合成装置将四氯化钛与氢氧化钡或者水合氧化钛与氢氧化钡混合溶液放置于反应容器本体内进行反应，以及在专利CN103449512A中将油酸和钛酸四丁酯加入氢氧化钡水溶液中，通过微波水热反应制得四方相钛酸钡粉体。再如在CN101671180A中采用超临界连续水热合成工艺制备钛酸钡粉体。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中存在的缺点，而提出的一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备纳米级钛源，以高纯四氯化钛为原料，通过无水乙醇和水的混合溶液进行水解得到氧氯化钛溶液，然后把氧氯化钛溶液与氨水反应得到所需的钛源；步骤二、去除钛源中的氯离子，去离子水洗涤钛源2-6次，洗涤至滤液中氯离子含量小于50ppm；步骤三、制备溶胶，把氧化去氯离子后的钛源置于反应釜中，边搅拌边加入钡源和氨水，密封反应釜后，充入氮气排除釜内空气，升温加热，加压反应；步骤四、在反应釜搅拌条件下，迅速加热升温至反应温度，保温一段时间，降温，取料，得到立方相钛酸钡浆料；步骤五、把立方相钛酸钡浆料经过陶瓷膜过滤，并洗涤至钡钛比为0.995-1.005；步骤六、将所述洗涤后的立方相钛酸钡浆料加入分散剂，然后喷涂于薄层煅烧层，控制其厚度为1-3mm,放置于窑炉煅烧，保温一段时间，冷却后，得到初步团聚的四方相钛酸钡粉体；步骤七、将所述初步团聚的四方相钛酸钡粉体经过解聚，即制备高纯四方相，粒径分散集中的钛酸钡粉体。在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：所述的钛源为凝胶状，钛源包括正钛酸、偏钛酸凝胶、二氧化钛水合物或上述三者至少两种的混合物，步骤二中通过搅拌机把凝胶状的钛源打散，然后使用去离子水洗涤，洗涤后钛源的pH值在为8-11。步骤二中所述无水乙醇和水的混合溶液中乙醇浓度占混合溶液浓度的5%-50%。步骤二中除去氯离子的过程是先采用电渗析法，洗涤除去氯离子浓度值至500ppm，再采用压滤洗涤法，洗涤钛源胶状物至滤液中氯离子含量小于于50ppm，去除的氯离子为：Cl-、Cl2、HClO2、ClO2-、HClO3和HClO4。步骤三中采用双氧水氧化氯离子后的钛源，其中钛源与双氧水摩尔含量在1:6和1:3之间，钛源与双氧水在冷却条件下氧化溶解，溶解时保持反应釜内的温度小于15℃，直至溶解清亮为淡黄色溶液。步骤三中所述钡源为Ba（OH）2•H2O、Ba（OH）2•8H2O或Ba（NO3）2中的任意一种或至少两种的混合物，钡源相对于当量钛源的摩尔比为（1.2-3.0）:1。步骤四中所述反应温度为150-300℃，保温时间为1-6h，所述反应釜搅拌线速度为50-300m/min，升温速率为2-8℃/min。步骤六中的分散剂为PAA、乙二醇的一种或两种混合物。步骤六中煅烧的温度为800-1100℃，温度控制精确度为±1℃，且煅烧保温时间为2-6h。步骤七中所述解聚采用气流磨分散、珠磨机分散后冷冻干燥的任意一种或两者相结合的加工方式。本专利技术与现有技术相比其优点在于：一、采用无水乙醇和水混合溶液水解较为廉价的四氯化钛原料制备氧氯化钛溶液，再与氨水反应制得的凝胶中水合二氧化钛粒子小于50nm，有着非常高的化学活性和高比表面积。二、采用先电渗析除去高浓度氯离子再经过压滤洗涤除去低浓度氯离子的洗涤方式，不仅提高了除去氯离子的效率，也降低了水热反应过程中氯离子所起的盐桥作用而引起钛酸钡粉体团聚现象，提高了物相转化后的解聚分散效率。三、采用双氧水氧化钛源制成高活性的溶胶，进一步提高了物料反应效率和降低反应活化能，使钡与钛的前体完全转化为钛酸钡粉体的反应温度显著下降，压力也随之显著降低，可以制得更细小的纳米级钛酸钡粉体颗粒，在一定程度上降低了钡源的加入量，节约了钡源原料。四、采用釜内氮气密封方式，消除了生成物中碳酸钡物质的生成，提高了钛酸钡的纯度和转化率。五、采用陶瓷膜洗涤水热反应后生成的钛酸钡浆料，可以精确有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备纳米级钛源，以高纯四氯化钛为原料，通过无水乙醇和水的混合溶液进行水解得到氧氯化钛溶液，然后把氧氯化钛溶液与氨水反应得到所需的钛源；步骤二、去除钛源中的氯离子，去离子水洗涤钛源2‑6次，洗涤至滤液中氯离子含量小于50ppm；步骤三、制备溶胶，把氧化去氯离子后的钛源置于反应釜中，边搅拌边加入钡源和氨水，密封反应釜后，充入氮气排除釜内空气，升温加热，加压反应；步骤四、在反应釜搅拌条件下，迅速加热升温至反应温度，保温一段时间，降温，取料，得到立方相钛酸钡浆料；步骤五、把立方相钛酸钡浆料经过陶瓷膜过滤，并洗涤至钡钛比为0.995‑1.005；步骤六、将所述洗涤后的立方相钛酸钡浆料加入分散剂，然后喷涂于薄层煅烧层，控制其厚度为1‑3mm,放置于窑炉煅烧，保温一段时间，冷却后，得到初步团聚的四方相钛酸钡粉体；步骤七、将所述初步团聚的四方相钛酸钡粉体经过解聚，即制备高纯四方相，粒径分散集中的钛酸钡粉体。

【技术特征摘要】
1.一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备纳米级钛源，以高纯四氯化钛为原料，通过无水乙醇和水的混合溶液进行水解得到氧氯化钛溶液，然后把氧氯化钛溶液与氨水反应得到所需的钛源；步骤二、去除钛源中的氯离子，去离子水洗涤钛源2-6次，洗涤至滤液中氯离子含量小于50ppm；步骤三、制备溶胶，把氧化去氯离子后的钛源置于反应釜中，边搅拌边加入钡源和氨水，密封反应釜后，充入氮气排除釜内空气，升温加热，加压反应；步骤四、在反应釜搅拌条件下，迅速加热升温至反应温度，保温一段时间，降温，取料，得到立方相钛酸钡浆料；步骤五、把立方相钛酸钡浆料经过陶瓷膜过滤，并洗涤至钡钛比为0.995-1.005；步骤六、将所述洗涤后的立方相钛酸钡浆料加入分散剂，然后喷涂于薄层煅烧层，控制其厚度为1-3mm,放置于窑炉煅烧，保温一段时间，冷却后，得到初步团聚的四方相钛酸钡粉体；步骤七、将所述初步团聚的四方相钛酸钡粉体经过解聚，即制备高纯四方相，粒径分散集中的钛酸钡粉体。2.根据权利要求1所述的一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于：所述的钛源为凝胶状，钛源包括正钛酸、偏钛酸凝胶、二氧化钛水合物或上述三者至少两种的混合物，步骤二中通过搅拌机把凝胶状的钛源打散，然后使用去离子水洗涤，洗涤后钛源的pH值在为8-11。3.根据权利要求1所述的一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于：步骤二中所述无水乙醇和水的混合溶液中乙醇浓度占混合溶液浓度的5%-50%。4.根据权利要求1所述的一种亚微米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备方法，其特征在于：步骤二中除去氯离...

【专利技术属性】
技术研发人员：严回，胡石磊，韩晖，王利，秦云峰，刘强，王永和，
申请(专利权)人：安徽中创电子信息材料有限公司，蚌埠中恒新材料科技有限责任公司，蚌埠玻璃工业设计研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34