钙掺杂钛酸钡粉体、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及钙掺杂钛酸钡粉体、制备方法及其用途，具体公开了一种钙掺杂钛酸钡粉体的制备方法，该方法以固相法为主，水热法为辅，在常压低水热温度下，使用可溶性的Ba源和以TiO2为种子的Ti源分散在水溶液中，搅拌反应；然后加入第二Ba源，Ca源混合球磨，干燥煅烧即可得到钙掺杂钛酸钡粉体，本发明专利技术采用常压水热辅助固相法的制备方法，对钛酸钡基材料适当的掺杂Ca元素，在很大程度上提高了钛酸钡基材料的四方性，大大增强了材料的介电性能。本发明专利技术工艺简单，原料易得，产品稳定性高，该方法为制备具有高电容的多层陶瓷电容器中的陶瓷粉体提供了一种新的技术支持。一种新的技术支持。一种新的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
钙掺杂钛酸钡粉体、制备方法及其用途


[0001]本专利技术涉及电介质陶瓷粉体制备
，具体涉及钙掺杂钛酸钡粉体、制备方法及其用途。

技术介绍

[0002]多层陶瓷电容器(MLCC)是电子设备中使用最多也是最重要的电子元器件之一，被称为“产业之米”，其具有高电容、高可靠性和出色的高频特性，为了满足5G时代多层陶瓷电容器的高容、高温、高压、高频、高可靠性及小型化“五高一小”的发展需求，开发适合工业化生产及应用的高性能电介质陶瓷粉体成为当务之急。MLCC是由陶瓷介质和金属内电极叠成，端电极封装组成的片式多层电容器，通过选择具有更高介电常数、陶瓷介质填充粉体更小的介电材料以及增加介电层的数量，可以满足快速发展的电子设备的性能需求。因此，用于介电层和金属内部电极的陶瓷粉体的合成至关重要。
[0003]在MLCC中，常用的电介质陶瓷填充粉体是BaTiO3基材料。高介电材料的介电常数与材料的微观结构即四方性有关，其中BaTiO3陶瓷粉体在未经改性时，四方性以及MLCC的温度范围的可操作区间较小，为了适应电子产业的快速发展，需要开发性能更好的介电材料，其中改进制备工艺和对钛酸钡基进行掺杂改性以改善钛酸钡基材料的性能是两种最常用的方法，其中，Ca掺杂的BaTiO3基(Ba1‑
X
Ca
x
TiO3，BCT)被认为是无铅光电调制器和存储器件的最重要的候选材料，且BCT材料具有更稳定的四方铁电相，具有更好的容温特性和更高的介电常数，可拓宽钛酸钡用于MLCC的温度可操作区间。
专利技术内容
[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供一种钙掺杂钛酸钡粉体、制备方法及其用途，通过改进钛酸钡粉体的制备工艺，在钛酸钡粉体中掺杂Ca元素，得到的钛酸钡基粉体具有良好的四方性，可应用于多层陶瓷电容器的电介质层。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术第一方面提供一种钙掺杂钛酸钡粉体的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(1)，常压水热法制备粉体I：将第一Ba源加入水中，搅拌溶解，再加入含有Ti源的水分散液，在一定温度下搅拌反应后干燥得到粉体I；
[0008]步骤(2)，固相法制备钙掺杂钛酸钡粉体：将粉体I中加入第二Ba源和Ca源后混合球磨，干燥过筛后研磨，最后进行煅烧得到钙掺杂钛酸钡粉体；
[0009]步骤(1)中，第一Ba源与第二Ba源含有的Ba的摩尔比为0.05～0.5，第一Ba源与第二Ba源含有的总Ba与Ti源中含有的Ti的摩尔比为：0.99
‑
1.01，步骤(2)中，Ca源含有的Ca与第一Ba源和第二Ba源含有的总Ba的摩尔比为0.01～0.5。
[0010]在某些具体的实施方式中，步骤(1)中，第一Ba源与第二Ba源含有的Ba的摩尔比为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或它们之间的任意数值。
[0011]在某些具体的实施方式中，步骤(1)中，第一Ba源与第二Ba源含有的总Ba与Ti源中
含有的Ti的摩尔比为0.99、1.00、1.01或它们之间的任意值。
[0012]在某些具体的实施方式中，步骤(2)中，Ca源含有的Ca与第一Ba源和第二Ba源含有的总Ba的摩尔比为0.01、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或它们之间的任意数值。
[0013]进一步地，步骤(1)中，第一Ba源为水溶性Ba源，Ti源为具有锐钛矿相的TiO2；搅拌反应环境为碱性，PH>10。
[0014]在某些具体的实施方式中，第一Ba源为氢氧化钡、硝酸钡、氯化钡或其它任意水溶性Ba源，可以单独使用也可以任意混合使用。
[0015]进一步地，步骤(2)中，第二Ba源为BaCO3，Ca源为CaCO3。
[0016]进一步地，步骤(1)中，加入含有Ti源的水分散液后搅拌反应温度为80℃
‑
120℃，搅拌反应时间为30min
‑
12h。
[0017]在某些具体的实施方式中，步骤(1)中，加入含有Ti源的水分散液后搅拌反应温度为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃或它们之间的任意温度。
[0018]在某些具体的实施方式中，步骤(1)中，搅拌反应时间为30min、1h、3h、5h、7h、10h、12h或它们之间的任意反应时间。
[0019]进一步地，步骤(2)中，煅烧温度为300℃
‑
1300℃，煅烧时间为30min
‑
4h，升温速率是2～15℃/min。
[0020]在某些具体的实施方式中，步骤(2)中，煅烧温度为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃或它们之间的任意温度。
[0021]在某些具体的实施方式中，步骤(2)中，煅烧时间为30min、1h、2h、3h、4h或它们之间的任意反应时间。
[0022]在某些具体的实施方式中，步骤(2)中，升温速率为2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min、12℃/min、15℃/min或它们之间的任意升温速率。
[0023]进一步地，步骤(2)中，球磨介质为锆珠和去离子水，球磨时间为24h，本专利技术的技术方案中，球磨操作使得步骤(1)的水热产物与第二Ba源和Ca源混合均匀。
[0024]进一步地，步骤(2)中，过筛操作使用200目筛进行。
[0025]本专利技术第二方面提供上述制备方法获取的钙掺杂钛酸钡粉体。本专利技术的技术方案中，经过上述制备方法得到的钙掺杂钛酸钡粉体，Ca源中的Ca元素能够部分取代钛酸钡基的A位。
[0026]进一步地，所述钙掺杂钛酸钡粉体的化学结构式为Ba
x
Ca1‑
x
TiO3，其中x为0.8～0.9，其四方性c/a＝1.009
‑
1.011。
[0027]在某些具体的实施方式中，所述钙掺杂钛酸钡粉体的化学结构式Ba
x
Ca1‑
x
TiO3中的x为0.8、0.81、0.9或它们之间的任意值，其四方性c/a为1.009、1.010、1.011或它们之间的任意值。
[0028]本专利技术第三方面提供上述钙掺杂钛酸钡粉体作为介电材料的用途，进一步地，钛酸钡粉体用于制备电子元器件的用途，所述电子元器件为多层陶瓷电容器。
[0029]上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
[0030]本专利技术采用常压水热辅助固相合成的制备方法，首先在常压低水热温度下，使用可溶性的Ba源和以TiO2为种子的Ti源分散在水溶液中，搅拌反应；然后用固相合成法将第
二Ba源，Ca源与上述水热产物混合球磨，干燥煅烧即可得到高四方性的钙掺杂钛酸钡粉体，本专利技术通过对钛酸钡材料进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙掺杂钛酸钡粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，常压水热法制备粉体I：将第一Ba源加入水中，搅拌溶解，再加入含有Ti源的水分散液，在一定温度下搅拌反应后干燥得到粉体I；步骤(2)，固相法制备钙掺杂钛酸钡粉体：将粉体I中加入第二Ba源和Ca源后混合球磨，干燥过筛后研磨，最后进行煅烧得到钙掺杂钛酸钡钙粉体；步骤(1)中，第一Ba源与第二Ba源含有的Ba的摩尔比为0.05～0.5，第一Ba源和第二Ba源含有的总Ba与Ti源含有的Ti的摩尔比为0.99～1.01，步骤(2)中，Ca源含有的Ca与第一Ba源和第二Ba源含有的总Ba的摩尔比为0.01～0.5。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一Ba源为水溶性Ba源，Ti源为具有锐钛矿相的TiO2；搅拌反应环境PH>10。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第二Ba源为BaCO3，Ca源为CaCO3。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加入含有Ti源的水分散液后搅拌反应温度为80℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：于淑会，张蕾，何艳梅，司韶康，孙蓉，付振晓，曹秀华，陈意静，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：