钛酸鋇的(de)合成(chéng)方(fāng)法(fǎ)
时(shí)間(jiān):2022-05-09
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今天(tiān)隆傲电子对钛酸鋇的(de)几種(zhǒng)常見(jiàn)的(de)合成(chéng)方(fāng)法(fǎ)做了簡單的(de)整理,介紹如(rú)下(xià)。
1、固相合成(chéng)法(fǎ)
钛酸鋇的(de)主要(yào)原料为(wèi)碳酸鋇和(hé)二(èr)氧化(huà)钛。固相法(fǎ)是(shì)钛酸鋇粉體(tǐ)的(de)傳統制备方(fāng)法(fǎ),典型的(de)工藝是(shì)将等量(liàng)碳酸鋇和(hé)二(èr)氧化(huà)钛混合,在(zài)1500℃温(wēn)度(dù)下(xià)反(fǎn)應(yìng)24h,反(fǎn)應(yìng)式为(wèi):BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 。
該法(fǎ)工藝簡單,設备可(kě)靠。但由(yóu)于(yú)是(shì)在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)完成(chéng)固相間(jiān)的(de)擴散傳質(zhì),由(yóu)于(yú)陶瓷粉體(tǐ)的(de)特有(yǒu)性(xìng)質(zhì),其(qí)所(suǒ)得BaTiO3粉體(tǐ)粒(lì)徑比較大(dà)(微米(mǐ)級) ,必須再次(cì)進(jìn)行球磨。高(gāo)温(wēn)煅燒能(néng)耗較大(dà),化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)不(bù)均勻,影響燒結陶瓷的(de)性(xìng)能(néng),团(tuán)聚現(xiàn)象(xiàng)嚴重,較難得到(dào)純 BaTiO3晶相,粉體(tǐ)純度(dù)低,原料成(chéng)本(běn)較高(gāo)。一(yī)般只(zhī)用(yòng)于(yú)制作(zuò)技術(shù)性(xìng)能(néng)要(yào)求較低的(de)産品。
2、草(cǎo)酸盐(yán)共(gòng)沉淀法(fǎ)
将精制的(de) TiCl4 和(hé) BaCl2 的(de)水(shuǐ)溶液混合, 在(zài)一(yī)定条(tiáo)件(jiàn)下(xià)以(yǐ)一(yī)定速度(dù)滴(dī)加到(dào)草(cǎo)酸溶液中(zhōng),同(tóng)时(shí)加入(rù)表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)剂,不(bù)斷攪拌即得到(dào) BaTiO3 的(de)前(qián)驅體(tǐ)草(cǎo)酸氧钛鋇沉淀BaTiO(C2O4) 4· 4H2O(BTO) 。該沉淀物(wù)經(jīng)陳化(huà)、过(guò)濾、洗滌、干(gàn)燥和(hé)煅燒,可(kě)得到(dào)化(huà)學(xué)计量(liàng)的(de)燒結良好(hǎo)的(de) BaTiO3 微粒(lì):
TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4) 2· 4H2O↓ +6HCl,
BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑ +2CO↑。
該法(fǎ)工藝簡單,但容易引入(rù)雜質(zhì),産品純度(dù)偏低,粒(lì)度(dù)目前(qián)只(zhī)能(néng)达(dá)到(dào) 100nm 左(zuǒ)右(yòu),前(qián)驅體(tǐ)BTO煅燒温(wēn)度(dù)較低,産物(wù)易摻雜,難控制前(qián)驅體(tǐ) BTO 中(zhōng) Ba/Ti 的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比;微粒(lì)团(tuán)聚較嚴重,反(fǎn)應(yìng)过(guò)程中(zhōng)需要(yào)不(bù)斷調节(jié)體(tǐ)系pH值。尽管(guǎn)有(yǒu)不(bù)同(tóng)的(de)改進(jìn)方(fāng)法(fǎ), 但仍難于(yú)實(shí)現(xiàn)工業化(huà)生(shēng)産。

3、醇盐(yán)水(shuǐ)解(jiě)法(fǎ)
一(yī)般以(yǐ)Ba和(hé)Ti的(de)醇盐(yán)为(wèi)原料。将两(liǎng)種(zhǒng)醇盐(yán)按化(huà)學(xué)计量(liàng)溶解(jiě)在(zài)醇中(zhōng),或(huò)用(yòng)鋇钛双(shuāng)金(jīn)屬醇盐(yán)溶解(jiě)在(zài)醇中(zhōng)。然后在(zài)一(yī)定条(tiáo)件(jiàn)下(xià)水(shuǐ)解(jiě),最(zuì)后将水(shuǐ)解(jiě)産物(wù)經(jīng)过(guò)热(rè)處(chù)理制得BaTiO3粉體(tǐ)。該法(fǎ)制得的(de)粉體(tǐ)純度(dù)高(gāo)、分(fēn)散性(xìng)好(hǎo)、燒結活性(xìng)好(hǎo)、粒(lì)度(dù)小,並(bìng)且(qiě)在(zài)制成(chéng)溶液中(zhōng)一(yī)步加入(rù)摻雜剂,如(rú)镧、钕、钪、铌等元(yuán)素,從而(ér)獲得原子尺寸(cùn)混合摻雜。該方(fāng)法(fǎ)可(kě)以(yǐ)制备多(duō)组分(fēn)钛酸鋇基陶瓷粉體(tǐ)。但醇盐(yán)價格高(gāo),且(qiě)容易吸潮(cháo)水(shuǐ)解(jiě),不(bù)适合大(dà)规模生(shēng)産。
4、水(shuǐ)热(rè)合成(chéng)法(fǎ)
水(shuǐ)热(rè)合成(chéng)法(fǎ)是(shì)在(zài)密封(fēng)高(gāo)壓釜中(zhōng),以(yǐ)水(shuǐ)为(wèi)溶剂在(zài)一(yī)定的(de)温(wēn)度(dù)和(hé)蒸汽壓力下(xià),使原始(shǐ)混合物(wù)進(jìn)行反(fǎn)應(yìng)的(de)合成(chéng)方(fāng)法(fǎ)。近(jìn)年(nián)来用(yòng)水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)制备高(gāo)質(zhì)量(liàng)納米(mǐ)小尺寸(cùn)BaTiO3微粒(lì)受到(dào)了廣泛關(guān)注,已成(chéng)为(wèi)制备高(gāo)端钛酸鋇的(de)首選合成(chéng)法(fǎ)。如(rú)通过(guò)高(gāo)活性(xìng)水(shuǐ)合氧化(huà)钛與(yǔ)氫氧化(huà)鋇水(shuǐ)溶液反(fǎn)應(yìng),其(qí)反(fǎn)應(yìng)温(wēn)度(dù)和(hé)壓力大(dà)大(dà)降低,水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)可(kě)在(zài)較低温(wēn)度(dù)下(xià)直(zhí)接從溶液中(zhōng)獲得晶粒(lì)發(fà)育完好(hǎo)的(de)粉體(tǐ),且(qiě)粒(lì)度(dù)小,化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)均勻,純度(dù)高(gāo),团(tuán)聚較少(shǎo)。該法(fǎ)原料價格低,Ba/Ti 物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比可(kě)準确地(dì)等于(yú)化(huà)學(xué)计量(liàng)比,粉體(tǐ)具有(yǒu)高(gāo)的(de)燒結活性(xìng)。但該法(fǎ)存在(zài)需要(yào)較高(gāo)壓力,氯盐(yán)易引起腐蝕,采用(yòng)活性(xìng)钛源时(shí)要(yào)控制活性(xìng)钛源前(qián)驅體(tǐ)的(de)水(shuǐ)解(jiě)速率,避免 Ti-OH 基团(tuán)快(kuài)速自(zì)身凝聚和(hé)Ba缺位(wèi)等問(wèn)題(tí)。
1、固相合成(chéng)法(fǎ)
钛酸鋇的(de)主要(yào)原料为(wèi)碳酸鋇和(hé)二(èr)氧化(huà)钛。固相法(fǎ)是(shì)钛酸鋇粉體(tǐ)的(de)傳統制备方(fāng)法(fǎ),典型的(de)工藝是(shì)将等量(liàng)碳酸鋇和(hé)二(èr)氧化(huà)钛混合,在(zài)1500℃温(wēn)度(dù)下(xià)反(fǎn)應(yìng)24h,反(fǎn)應(yìng)式为(wèi):BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 。
該法(fǎ)工藝簡單,設备可(kě)靠。但由(yóu)于(yú)是(shì)在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)完成(chéng)固相間(jiān)的(de)擴散傳質(zhì),由(yóu)于(yú)陶瓷粉體(tǐ)的(de)特有(yǒu)性(xìng)質(zhì),其(qí)所(suǒ)得BaTiO3粉體(tǐ)粒(lì)徑比較大(dà)(微米(mǐ)級) ,必須再次(cì)進(jìn)行球磨。高(gāo)温(wēn)煅燒能(néng)耗較大(dà),化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)不(bù)均勻,影響燒結陶瓷的(de)性(xìng)能(néng),团(tuán)聚現(xiàn)象(xiàng)嚴重,較難得到(dào)純 BaTiO3晶相,粉體(tǐ)純度(dù)低,原料成(chéng)本(běn)較高(gāo)。一(yī)般只(zhī)用(yòng)于(yú)制作(zuò)技術(shù)性(xìng)能(néng)要(yào)求較低的(de)産品。
2、草(cǎo)酸盐(yán)共(gòng)沉淀法(fǎ)
将精制的(de) TiCl4 和(hé) BaCl2 的(de)水(shuǐ)溶液混合, 在(zài)一(yī)定条(tiáo)件(jiàn)下(xià)以(yǐ)一(yī)定速度(dù)滴(dī)加到(dào)草(cǎo)酸溶液中(zhōng),同(tóng)时(shí)加入(rù)表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)剂,不(bù)斷攪拌即得到(dào) BaTiO3 的(de)前(qián)驅體(tǐ)草(cǎo)酸氧钛鋇沉淀BaTiO(C2O4) 4· 4H2O(BTO) 。該沉淀物(wù)經(jīng)陳化(huà)、过(guò)濾、洗滌、干(gàn)燥和(hé)煅燒,可(kě)得到(dào)化(huà)學(xué)计量(liàng)的(de)燒結良好(hǎo)的(de) BaTiO3 微粒(lì):
TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4) 2· 4H2O↓ +6HCl,
BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑ +2CO↑。
該法(fǎ)工藝簡單,但容易引入(rù)雜質(zhì),産品純度(dù)偏低,粒(lì)度(dù)目前(qián)只(zhī)能(néng)达(dá)到(dào) 100nm 左(zuǒ)右(yòu),前(qián)驅體(tǐ)BTO煅燒温(wēn)度(dù)較低,産物(wù)易摻雜,難控制前(qián)驅體(tǐ) BTO 中(zhōng) Ba/Ti 的(de)物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比;微粒(lì)团(tuán)聚較嚴重,反(fǎn)應(yìng)过(guò)程中(zhōng)需要(yào)不(bù)斷調节(jié)體(tǐ)系pH值。尽管(guǎn)有(yǒu)不(bù)同(tóng)的(de)改進(jìn)方(fāng)法(fǎ), 但仍難于(yú)實(shí)現(xiàn)工業化(huà)生(shēng)産。

3、醇盐(yán)水(shuǐ)解(jiě)法(fǎ)
一(yī)般以(yǐ)Ba和(hé)Ti的(de)醇盐(yán)为(wèi)原料。将两(liǎng)種(zhǒng)醇盐(yán)按化(huà)學(xué)计量(liàng)溶解(jiě)在(zài)醇中(zhōng),或(huò)用(yòng)鋇钛双(shuāng)金(jīn)屬醇盐(yán)溶解(jiě)在(zài)醇中(zhōng)。然后在(zài)一(yī)定条(tiáo)件(jiàn)下(xià)水(shuǐ)解(jiě),最(zuì)后将水(shuǐ)解(jiě)産物(wù)經(jīng)过(guò)热(rè)處(chù)理制得BaTiO3粉體(tǐ)。該法(fǎ)制得的(de)粉體(tǐ)純度(dù)高(gāo)、分(fēn)散性(xìng)好(hǎo)、燒結活性(xìng)好(hǎo)、粒(lì)度(dù)小,並(bìng)且(qiě)在(zài)制成(chéng)溶液中(zhōng)一(yī)步加入(rù)摻雜剂,如(rú)镧、钕、钪、铌等元(yuán)素,從而(ér)獲得原子尺寸(cùn)混合摻雜。該方(fāng)法(fǎ)可(kě)以(yǐ)制备多(duō)组分(fēn)钛酸鋇基陶瓷粉體(tǐ)。但醇盐(yán)價格高(gāo),且(qiě)容易吸潮(cháo)水(shuǐ)解(jiě),不(bù)适合大(dà)规模生(shēng)産。
4、水(shuǐ)热(rè)合成(chéng)法(fǎ)
水(shuǐ)热(rè)合成(chéng)法(fǎ)是(shì)在(zài)密封(fēng)高(gāo)壓釜中(zhōng),以(yǐ)水(shuǐ)为(wèi)溶剂在(zài)一(yī)定的(de)温(wēn)度(dù)和(hé)蒸汽壓力下(xià),使原始(shǐ)混合物(wù)進(jìn)行反(fǎn)應(yìng)的(de)合成(chéng)方(fāng)法(fǎ)。近(jìn)年(nián)来用(yòng)水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)制备高(gāo)質(zhì)量(liàng)納米(mǐ)小尺寸(cùn)BaTiO3微粒(lì)受到(dào)了廣泛關(guān)注,已成(chéng)为(wèi)制备高(gāo)端钛酸鋇的(de)首選合成(chéng)法(fǎ)。如(rú)通过(guò)高(gāo)活性(xìng)水(shuǐ)合氧化(huà)钛與(yǔ)氫氧化(huà)鋇水(shuǐ)溶液反(fǎn)應(yìng),其(qí)反(fǎn)應(yìng)温(wēn)度(dù)和(hé)壓力大(dà)大(dà)降低,水(shuǐ)热(rè)法(fǎ)可(kě)在(zài)較低温(wēn)度(dù)下(xià)直(zhí)接從溶液中(zhōng)獲得晶粒(lì)發(fà)育完好(hǎo)的(de)粉體(tǐ),且(qiě)粒(lì)度(dù)小,化(huà)學(xué)成(chéng)分(fēn)均勻,純度(dù)高(gāo),团(tuán)聚較少(shǎo)。該法(fǎ)原料價格低,Ba/Ti 物(wù)質(zhì)的(de)量(liàng)比可(kě)準确地(dì)等于(yú)化(huà)學(xué)计量(liàng)比,粉體(tǐ)具有(yǒu)高(gāo)的(de)燒結活性(xìng)。但該法(fǎ)存在(zài)需要(yào)較高(gāo)壓力,氯盐(yán)易引起腐蝕,采用(yòng)活性(xìng)钛源时(shí)要(yào)控制活性(xìng)钛源前(qián)驅體(tǐ)的(de)水(shuǐ)解(jiě)速率,避免 Ti-OH 基团(tuán)快(kuài)速自(zì)身凝聚和(hé)Ba缺位(wèi)等問(wèn)題(tí)。




