一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法技术

一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，一：将无机钛源溶液加入到碱溶液中，获得水合二氧化钛的水分散液；二：用去离子水洗涤，再加入去离子水打浆，得到水合二氧化钛浆料；三：加入过氧化氢溶液，加热并持续搅拌，得到纳米过氧钛酸溶胶；四：向过氧钛酸溶胶中加入金属离子，加热至沸腾状态，在紫外光照射下使其冷凝回流，得到纳米二氧化钛溶胶；五：将纳米二氧化钛溶胶调至弱碱性并进行过滤，得到不含金属离子的纳米二氧化钛溶胶；六：加入矿化剂和钡源，转移到冷凝回流装置或水热装置中进行反应，得到纳米钛酸钡乳浊液；七：将纳米钛酸钡乳浊液进行固液分离，离子水清洗，喷雾干燥，得到超细纳米钛酸钡粉体。超细纳米钛酸钡粉体。超细纳米钛酸钡粉体。

【技术实现步骤摘要】
一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷电容原材料制作
，具体涉及一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法。

技术介绍

[0002]多层陶瓷电容器(MLCC)因其性能优异也被称作是“电子工业大米”。MLCC的主要直接原材料是钛酸钡粉体材料，成本占比在20～45％之间。钛酸钡的细微度、均匀度和可靠性直接决定了下游MLCC产品的尺寸、电容量和性能稳定性。MLCC未来将向“五高一小”方向发展，主要朝着小型化、高容量化、高频化、耐高温、耐高电压、高可靠性的方向发展。MLCC的小型化对于钛酸钡粉体提出更为苛刻的要求。在大容量薄层化MLCC元件单层厚度逐渐减小的同时，为保证元件的可靠性，钛酸钡作为MLCC陶瓷介质的主晶相，其颗粒尺寸需要从200～300nm进一步细化到80～150nm。未来的发展趋势是制备出颗粒尺寸≤150nm的钛酸钡材料作为MLCC介质层的主晶相材料。
[0003]钛酸钡是一种钙钛矿结构的介电材料，钛酸钡的制备和生产方法大体可分为固相法和液相法。固相法一般以二氧化钛为钛源，以碳酸钡为钡源，在高温下煅烧得到钛酸钡粉体。固相法得到的钛酸钡一般粒径较大且粒径分布不均匀，也存在较大的团聚度。液相法一般为水热法，以四氯化钛或钛的金属醇盐为钛源，以氯化钡或氢氧化钡为钡源，以碱性溶液为矿化剂，在一定温度和压力下合成钛酸钡。水热法合成的钛酸钡粒径一般较小、粒度分布均匀，元素分布也更均匀。经过多年的技术革新，固相法将纳米级二氧化钛和碳酸钡取代微米级材料，使得到的钛酸钡粒径更小，煅烧温度也降低；类似的，由于纳米二氧化钛具有更大的比表面积和反应活性，在水热法中，以纳米二氧化钛为钛源也比四氯化钛或者钛醇盐更具优势。因此，纳米二氧化钛作为钛源，更有利于制备高四方相、小粒径的纳米钛酸钡。
[0004]制备超细纳米钛酸钡材料一般要求使用纳米二氧化钛为原料与氢氧化钡溶液进行水热反应制备，而所采用的纳米二氧化钛原料，其粒径、纯度、分散性等因素决定了所制备的钛酸钡材料的质量。如何获得高分散性、小粒径的二氧化钛纳米颗粒，并且在水热反应中能够高浓度、高分散性地存在，是一个重要的技术难点。虽然多种尺寸分布的二氧化钛粉体已经实现了商品化的量产，但是二氧化钛粒径越小，其在溶液中越难以分散，使得生成的钛酸钡颗粒尺寸过大而且尺寸分布不均；另一方面，由于二氧化钛粉体在水溶液中分散性差，当二氧化钛量增多时，会导致反应溶液粘度急剧增加，无法在较高的固含量下进行生产，导致产率极低。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种纳米二氧化钛材料，以小粒径、高分散的纳米二氧化钛为钛源，采用液相法制备超细纳米钛酸钡粉体的利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法。具体技术方案如下：
[0006]一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，具体步骤为：
[0007]步骤一：将无机钛源溶液加入到碱溶液中，获得水合二氧化钛的水分散液；
[0008]步骤二：将水合二氧化钛用去离子水洗涤，再加入去离子水打浆，得到水合二氧化钛浆料；
[0009]步骤三：向水合二氧化钛浆料中加入过氧化氢溶液，加热并持续搅拌，得到纳米过氧钛酸溶胶；
[0010]步骤四：向过氧钛酸溶胶中加入金属离子，加热至沸腾状态，在紫外光照射下使其冷凝回流，得到纳米二氧化钛溶胶；
[0011]步骤五：将纳米二氧化钛溶胶调至弱碱性并进行过滤，得到不含金属离子的纳米二氧化钛溶胶；
[0012]步骤六：加入矿化剂和钡源，转移到冷凝回流装置或水热装置中进行反应，得到纳米钛酸钡乳浊液；
[0013]步骤七：将纳米钛酸钡乳浊液进行固液分离，离子水清洗，喷雾干燥，得到超细纳米钛酸钡粉体。
[0014]作为优化：所述步骤一中的无机钛源为硫酸钛，或者为硫酸氧钛，或者为四氯化钛，无机钛源溶液中钛元素的摩尔浓度为0.5
‑
2M。
[0015]作为优化：所述水合二氧化钛浆料中钛元素的摩尔浓度为0.1
‑
1M。
[0016]作为优化：所述步骤三中过氧化氢溶液的浓度为30％。
[0017]作为优化：所述过氧化氢与钛元素的摩尔比为(1.5
‑
3)：1；
[0018]作为优化：所述过氧化氢与水合二氧化钛的反应温度为30
‑
55℃，反应时间为20
‑
60分钟。
[0019]作为优化：所述步骤四中，金属离子为铜离子，或者为银离子，摩尔浓度为钛元素的0.001
‑
0.01。
[0020]作为优化：对所述过氧钛酸溶胶的加热温度为100
‑
180℃，时间为4
‑
14小时。
[0021]作为优化：所述步骤四中紫外光源的波长为254nm，到液体表面的功率密度为2
‑
20mW/cm2。
[0022]作为优化：所述步骤六中钡源为氢氧化钡、氯化钡、硝酸钡、乙酸钡中的一种。
[0023]作为优化：所述弱碱性pH值为9
‑
10。
[0024]作为优化：所述矿化剂为氢氧钠、氢氧化钾、氨水中的一种，浓度为0
‑
6M。
[0025]作为优化，所述制备钛酸钡的反应温度为30
‑
250℃，时间为3
‑
24小时。
[0026]作为优化：所述喷雾干燥温度为130
‑
300℃。
[0027]作为优化：所述钡钛比为(1.05
‑
1.8)：1；
[0028]作为优化：所述矿化剂浓度为1
‑
3M；
[0029]作为优化：所述冷凝回流装置或水热反应釜加料后，向液体中通入氮气5
‑
10分钟以排出空气。
[0030]本专利技术的有益效果为：
[0031]利用廉价的无机钛源，在常压下制备小粒径、高结晶度、高反应活性和高度分散的纳米二氧化钛，降低了纳米二氧化钛的生产成本；
[0032]本方法制备的纳米二氧化钛为纯无机材料，不含任何有机官能团，既保证了纳米二氧化钛暴露出最大的表面积而具有最多的反应位点，又保证不引入额外杂质；
[0033]金属离子和紫外光催化过氧钛酸向纳米二氧化钛转变，使反应温度和时间均大大降低；此外，过氧化氢的引入和高温脱附过程中，溶解在水中CO2也被部分去除，减小了碳酸钡杂质的产生量；
[0034]本专利技术生产的纳米二氧化钛为具有小粒径、高分散性和高反应活性的特点，无论是在溶胶凝胶法还是水热法中，均可以在更低温度和更短时间内合成更小粒径、高四方相含量的纳米钛酸钡。若直接以四氯化钛或钛酸四丁酯为钛源，在制备钛酸钡的过程中，钛源首先水解生成无定型、微米级的水合二氧化钛团聚体，然后再和钡元素反应生产钛酸钡；与纳米二氧化钛相比，水合二氧化钛团聚体的比表面积较小，需要更反应高温度和时间，得到的钛酸钡粒径较大，不利于生产小粒径的钛酸钡，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一：将无机钛源溶液加入到碱溶液中，获得水合二氧化钛的水分散液；步骤二：将水合二氧化钛用去离子水洗涤，再加入去离子水打浆，得到水合二氧化钛浆料；步骤三：向水合二氧化钛浆料中加入过氧化氢溶液，加热并持续搅拌，得到纳米过氧钛酸溶胶；步骤四：向过氧钛酸溶胶中加入金属离子，加热至沸腾状态，在紫外光照射下使其冷凝回流，得到纳米二氧化钛溶胶；步骤五：将纳米二氧化钛溶胶调至弱碱性并进行过滤，得到不含金属离子的纳米二氧化钛溶胶；步骤六：加入矿化剂和钡源，转移到冷凝回流装置或水热装置中进行反应，得到纳米钛酸钡乳浊液；步骤七：将纳米钛酸钡乳浊液进行固液分离，离子水清洗，喷雾干燥，得到超细纳米钛酸钡粉体。2.根据权利要求1所述利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，其特征在于：所述步骤一中的无机钛源为硫酸钛，或者为硫酸氧钛，或者为四氯化钛，无机钛源溶液中钛元素的摩尔浓度为0.5
‑
2M。3.根据权利要求1所述利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，其特征在于：所述水合二氧化钛浆料中钛元素的摩尔浓度为0.1
‑
1M。4.根据权利要求1所述利用纳米二氧化钛制备超细钛酸钡的方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱国，
申请(专利权)人：重庆德强化工有限公司，
类型：发明
国别省市：