亚微米钛酸钡晶体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亚微米钛酸钡晶体及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将过氧化钡与二氧化钛按摩尔比≥1混合处理后，进行热反应，得到反应产物；将所述反应产物依次进行酸洗，干燥处理，得到亚微米钛酸钡晶体。上述亚微米钛酸钡晶体的制备方法，制备温度相对较低，条件易控，工艺简单，对设备要求不高，成本低，适于工业化生产。通过该制备方法得到的亚微米钛酸钡晶体为单相四方相结构，结晶性好，纯度高，粒径分布窄。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，其制备方法包括以下步骤：将过氧化钡与二氧化钛按摩尔比≥1混合处理后，进行热反应，得到反应产物；将所述反应产物依次进行酸洗，干燥处理，得到亚微米钛酸钡晶体。上述亚微米钛酸钡晶体的制备方法，制备温度相对较低，条件易控，工艺简单，对设备要求不高，成本低，适于工业化生产。通过该制备方法得到的亚微米钛酸钡晶体为单相四方相结构，结晶性好，纯度高，粒径分布窄。【专利说明】
本专利技术属于超细粉体材料领域，尤其涉及一种。
技术介绍
钛酸钡(BaTiO3)有着良好的物理化学性质，例如:催化、气体传感、铁电、热电、压电、非线性光学、电-光转化等性质，被广泛应用于很多领域。众所周知，钛酸钡粉末的性能，取决于它们的相态、晶体尺寸、晶体缺陷以及表面界面的一些因素，这些都依赖于制备方法和反应条件。因此，很多研究者都致力于设计一条新颖的合成路线，以此来合成有可控的相态和良好的尺寸分布的钛酸钡晶体，提高钛酸钡晶体的化学与物理的性能。到目前为止，钛酸钡晶体的制备主要是通过固相反应法，溶胶-凝胶法和水热法。在传统的固相合成过程中，钛酸钡晶体通常是通过TiO2和BaCO3的机械混合，在1000°C以上烧结而得的。然而，用这种方法得到的颗粒通常有些不好的特征，比如:粒子形状的不规贝U、粒径分布较宽、组分的不均匀、杂质含量高等。和传统的固相合成法相比，虽然溶胶-凝胶法提供了一条新的方法，在低温条件下，合成有较高纯度、纳米尺寸的钛酸钡晶体，但是，它们不仅消耗了更加昂贵的化学试剂，而且为了完全的分解凝胶前驱体，需要在700°C以上进行烧结，使得无定形的产物结晶和除去杂质。水热合成法，在高压釜中，低于300°C的条件下，制备了高结晶性、高纯度、均一的钛酸钡纳米颗粒，它无疑开辟了一条新的合成方法。然而，水热法合成的钛酸钡纳米颗粒通常是一个亚稳态的立方相，要使亚稳态的立方相转变成四方相，还需要在1000°C左右进行热处理。否则，在烧结多层陶瓷电容器的时候，由于在它们的晶体结构里残留的OH离子，将会形成有害的多孔结构。另外，传统的水热法需要反应时间很长。`综上所述，为了实现工业生产，要求在尽可能低的温度条件下，通过一种工艺简单、成本低廉的方法来制备单相的、结晶性好的、高纯度的钛酸钡晶体颗粒。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种单相的、结晶性好、纯度高的亚微米钛酸钡晶体的制备方法，反应温度低、工艺简单且成本低。本专利技术的另一目的在于提供一种单相的、结晶性好、纯度高的亚微米钛酸钡晶体。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:一种亚微米钛酸钡晶体的制备方法，包括以下步骤:将过氧化钡与二氧化钛按摩尔比> I混合处理后，进行热反应，得到反应产物；将所述反应产物依次进行酸洗，干燥处理，得到亚微米钛酸钡晶体。以及，一种亚微米钛酸钡晶体，所述亚微米钛酸钡晶体由上述亚微米钛酸钡晶体的制备方法而成，所述亚微米钛酸钡晶体结构为四方相。上述亚微米钛酸钡晶体的制备方法的热处理过程中，过氧化钡(BaO2)熔融，有效增大了其与固相反应物二氧化钛(TiO2)的接触面积，即使在相对较低的反应温度下两者仍然具有较高的反应活性。同时，BaO2与TiO2的用量比能确保TiO2完全反应，得到高纯度的BaTiO30通过该方法制得的亚微米钛酸钡晶体为单相、结晶性好、纯度高，其制备温度相对较低，条件易控，工艺简单，对设备要求不高，成本低，适于工业化生产。上述亚微米钛酸钡晶体，其晶体结构为单相四方相，结晶性好，纯度高，粒径分布窄，使其铁电、热电、压电、非线性光学、电-光转化等化学物理性能均有一定程度提高。【专利附图】【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1为本专利技术实施例亚微米钛酸钡晶体制备方法的工艺流程图；图2-1为实施例1步骤(I)中制备的前驱体的X射线衍射图(XRD)；图2-2为实施例1步骤(I)中制备的前驱体的扫描电镜图(SEM)；图3-1中的(a)-(f)谱图分别对应实施例1-3中的反应产物a、最终产物b、反应产物C、最终产物d、反应产物e、最终产物f的XRD图；图3-2为实施例3中制备的最终产物f的XPS图；图3-3为实施例3中 制备的最终产物f的SEM图。【具体实施方式】为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种单相的、结晶性好、纯度高的亚微米钛酸钡晶体的制备方法，反应温度低、工艺简单且成本低。该亚微米钛酸钡晶体的制备方法的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤:步骤SO1.过氧化钡与二氧化钛进行热反应:将过氧化钡与二氧化钛按摩尔比> I混合处理后，进行热反应，得到反应产物；步骤S02.将反应产物依次进行酸洗、干燥处理:将步骤SOl中的反应产物依次进行酸洗，干燥处理，得到亚微米钛酸钡晶体。具体地，在步骤SOl的热反应步骤中，过氧化钡与二氧化钛之间在热处理的过程中发生反应。专利技术人研究发现，过氧化钡和二氧化钛的用量比例与反应程度密切相关，导致生成的副产物不同，使得除去产物中杂质的难易程度也不同，最终对钛酸钡的纯度有重要影响。具体地，当热反应温度升到450°C以上时，BaO2将融化成液态，具有很高的反应活性，并且能在随后的热处理过程中，很快地和TiO2亚微米颗粒反应生成BaTiO3和Ba2Ti04。与此同时，少量的BaO2可能也和空气中的CO2反应，生成固相杂质BaCO3。但是，产品中的杂质Ba2TiO4和BaCO3可以通过酸洗去除。另外，曾经有文献报道BaO2 -H2O2具有热不稳定性，在100°C左右时，分解成Ba02、H2O, 02。因此，如果采用过氧化钡晶体，也会导致水汽和氧气等副产物生成的生成。因此，上述步骤SOl中的热反应过程中，可能存在如下的化学反应:BaO2.H2O2=BaO2+H2O+1/202Ba02+Ti O2=BaTi O3+1/2022Ba02+Ti O2=Ba2T i04+02Ba02+C02=BaCO3+1/202Ba2Ti04+4HN03=2Ba (NO3) 2+H4Ti04 BaC03+2HN03=Ba (NO3) 2+H20+C02由此，当过氧化钡用量不足时，可能导致TiO2不能被完全反应，因此，所得产物是BaTiO3, Ba2TiO4, TiO2和BaCO3的混合物，又由于TiO2的化学稳定性强，耐酸耐碱，经酸洗后的产物仍含有Ti02。当加入过量的过氧化钡，所得产物是BaTiO3, Ba2TiO4和BaCO3的混合物；酸洗后得到高纯度的BaTiO3晶体。因此，加入过量的过氧化钡可以确保TiO2完全反应生成BaTiO3、Ba2TiO4和BaCO3,再通过纯化处理就可以得到高纯度的BaTiO3颗粒，因为副产物Ba2TiO4和BaCO3要比反应物TiO2更容易从最终产品中除去。但是太多量的过氧化钡不仅增大了制备BaTiO3晶体的成本，还会导致经热反应后的纯化处理如酸洗工作的压力，因此，作为优选实施例，过氧化钡和二氧化钛摩尔比为1:(0.8~I)。作为另一个优选实施例，在步骤SOl的热反应步骤中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚微米钛酸钡晶体的制备方法，包括以下步骤：将过氧化钡与二氧化钛按摩尔比≥1混合处理后，进行热反应，得到反应产物；将所述反应产物依次进行酸洗，干燥处理，得到亚微米钛酸钡晶体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘白，刘力睿，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：