钛酸钡几种常见的制备方法
时间:2022-05-02
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今天隆傲电子向大家简单的介绍一下钛酸钡几种常见的制备方法。
1. 水热法
水热法合成BaTiO3晶体粉末受到了人们的高度重视,且已实现工业化生产。该法的最大优点是,能够在较低的温度下,直接从溶液中获得晶粒发育完整的粉末,粉体的纯度高、化学成分均匀、粒径小、粒子尺寸分布好。其过程一般是将Ba(OH)2溶液与一定形式的钛源,如TiO(OH)2、TiO 等混合后,转入到高压釜中,在一定的温度和压力下+水热合成晶化的BaTiO3的粉体。
所得BaTiO3的理化性能与水热条件、反应物Ba/Ti比及所用钛源的种类有直接关系。用Ba(OH)2水溶液与水合TiO 悬浮的混合物进行水热处理,根据水热条件的不同,可得到平均粒径为0.04~0.1lμm的产物,而用金红石型TiO2为钛源时,在相同条件下,得到的BaTiO3的粒径为0.2~0 .7μm。但两者的晶粒尺寸仍保持约为0 05μm。
2. 微乳液法
这种方法是将钡盐和钛盐的混合水溶液分散在一种有机相中,形成徽乳液,将此徽乳液与共沉淀荆或与用共沉淀剂的水溶液所制成的微乳液进行混合反应,形成BaTiO 的前驱体沉淀,经分离、洗涤、干燥,煅烧得BaTiO3粉体。该方法的优点是利用徽乳液的微观环境,较好地控制前驱体的粒子形状及分散性,但操作过程较复杂。
用草酸为沉淀荆,比较了传统的草酸盐共沉淀法,单一徽乳液共沉淀法和双徽乳液共沉淀法表明,用双徽乳液共沉淀法所得的草酸盐前驱体煅烧2h时就可以获得单一钙钛矿相的钛酸钡,而对于单一徽乳液法所得的前驱体的热处理温度需要600℃。与传统共沉淀法相比,用徽乳液法所得到的钛酸钡粉体显示出较好的特性,如很好的结晶性、粒子尺寸小,很低程度的团聚,但它们含有约0.2 (重量)的碳酸钡作为杂质相。
3. 低温直接合成法
其工艺过程是,将四氧化钛缓慢地滴入到冰冷的温度低于l0℃的硝酸中,把此溶液作为钛源。同时,把Ba(OH)2·8H2O溶解在无CO2的离子交换水中,并用KOH调节其pH值,使其大于13.0,把此溶液作为钡源。将pH值小于1.0的冰钛液缓慢滴入到钡液中,很快生成白色沉淀,将沉淀过滤、洗涤,在70℃干燥16h,得到产物。用此方法可以制得粒径约为l0nm的钛酸钡晶体。
该方法的特点是:(1)在强酸与强碱问的中和反应中放出的中和热可作为生成钛酸钡的驱动力;(2)钛酸钡可以通过钛离子和钡离子直接合成,而不经过中间体。结果表明,钛酸钡可以在大于50℃,Ba/Ti比大于5的条件下形成。在恒定的温度下,粒子尺寸随Ba/Ti摩尔比的增加而减小,而在Ba/Ti摩尔比一定时,粒子尺寸不随反应温度的变化而变化。
4. 机械活化法
在上述方法中,除水热法外,几乎所有的化学合成法都需要经过前驱体的高温煅烧过程。此外,大多数的这些化学合成法都需要高纯的无机或金属有机化合物作为其起始物料,这些原料比起广泛使用的氧化物和碳酸盐贵得多。
机械合金化方法最韧是为合成金属间化物和台金化台物而开发的,后来用于制备各种磁性和非晶态材料.最近,机械活化法又用来改善原始物料的反应性,以便使所要求的陶瓷相在较低的煅烧温度下合成。用机械活化法,以BaO和TiO2为原料,在氮气氛中,没有任何附加热处理的条件下,合成了钙钛矿相的BaTiO3粉体,x 射线衍射表明,它具有很好的纳米晶体结构。
5. 溶剂热法
一种溶剂热法合成钛酸钡粉末的新方法,所得的单一相BaTiO3粉末具有低程度的团聚和规则的形状。与水热过程相比,通过溶剂热反应合成BaTiO3粉末要困难得多。尺寸分布狭窄的BaTiO3晶体粉末可以在甲醇、乙醇或异丙醇中合成与水热过程不同的是,即使在有碱怍催化剂时,用溶剂热法也不能合成四方相的BaTiO3粉末。溶剂热法是将BaTiO3前驱体凝胶粉末在醇溶液中进行热处理的过程,与水热过程相比,成本较高,安全性也需高度重视。
1. 水热法
水热法合成BaTiO3晶体粉末受到了人们的高度重视,且已实现工业化生产。该法的最大优点是,能够在较低的温度下,直接从溶液中获得晶粒发育完整的粉末,粉体的纯度高、化学成分均匀、粒径小、粒子尺寸分布好。其过程一般是将Ba(OH)2溶液与一定形式的钛源,如TiO(OH)2、TiO 等混合后,转入到高压釜中,在一定的温度和压力下+水热合成晶化的BaTiO3的粉体。
所得BaTiO3的理化性能与水热条件、反应物Ba/Ti比及所用钛源的种类有直接关系。用Ba(OH)2水溶液与水合TiO 悬浮的混合物进行水热处理,根据水热条件的不同,可得到平均粒径为0.04~0.1lμm的产物,而用金红石型TiO2为钛源时,在相同条件下,得到的BaTiO3的粒径为0.2~0 .7μm。但两者的晶粒尺寸仍保持约为0 05μm。
2. 微乳液法
这种方法是将钡盐和钛盐的混合水溶液分散在一种有机相中,形成徽乳液,将此徽乳液与共沉淀荆或与用共沉淀剂的水溶液所制成的微乳液进行混合反应,形成BaTiO 的前驱体沉淀,经分离、洗涤、干燥,煅烧得BaTiO3粉体。该方法的优点是利用徽乳液的微观环境,较好地控制前驱体的粒子形状及分散性,但操作过程较复杂。
用草酸为沉淀荆,比较了传统的草酸盐共沉淀法,单一徽乳液共沉淀法和双徽乳液共沉淀法表明,用双徽乳液共沉淀法所得的草酸盐前驱体煅烧2h时就可以获得单一钙钛矿相的钛酸钡,而对于单一徽乳液法所得的前驱体的热处理温度需要600℃。与传统共沉淀法相比,用徽乳液法所得到的钛酸钡粉体显示出较好的特性,如很好的结晶性、粒子尺寸小,很低程度的团聚,但它们含有约0.2 (重量)的碳酸钡作为杂质相。
3. 低温直接合成法
其工艺过程是,将四氧化钛缓慢地滴入到冰冷的温度低于l0℃的硝酸中,把此溶液作为钛源。同时,把Ba(OH)2·8H2O溶解在无CO2的离子交换水中,并用KOH调节其pH值,使其大于13.0,把此溶液作为钡源。将pH值小于1.0的冰钛液缓慢滴入到钡液中,很快生成白色沉淀,将沉淀过滤、洗涤,在70℃干燥16h,得到产物。用此方法可以制得粒径约为l0nm的钛酸钡晶体。
该方法的特点是:(1)在强酸与强碱问的中和反应中放出的中和热可作为生成钛酸钡的驱动力;(2)钛酸钡可以通过钛离子和钡离子直接合成,而不经过中间体。结果表明,钛酸钡可以在大于50℃,Ba/Ti比大于5的条件下形成。在恒定的温度下,粒子尺寸随Ba/Ti摩尔比的增加而减小,而在Ba/Ti摩尔比一定时,粒子尺寸不随反应温度的变化而变化。
4. 机械活化法
在上述方法中,除水热法外,几乎所有的化学合成法都需要经过前驱体的高温煅烧过程。此外,大多数的这些化学合成法都需要高纯的无机或金属有机化合物作为其起始物料,这些原料比起广泛使用的氧化物和碳酸盐贵得多。
机械合金化方法最韧是为合成金属间化物和台金化台物而开发的,后来用于制备各种磁性和非晶态材料.最近,机械活化法又用来改善原始物料的反应性,以便使所要求的陶瓷相在较低的煅烧温度下合成。用机械活化法,以BaO和TiO2为原料,在氮气氛中,没有任何附加热处理的条件下,合成了钙钛矿相的BaTiO3粉体,x 射线衍射表明,它具有很好的纳米晶体结构。
5. 溶剂热法
一种溶剂热法合成钛酸钡粉末的新方法,所得的单一相BaTiO3粉末具有低程度的团聚和规则的形状。与水热过程相比,通过溶剂热反应合成BaTiO3粉末要困难得多。尺寸分布狭窄的BaTiO3晶体粉末可以在甲醇、乙醇或异丙醇中合成与水热过程不同的是,即使在有碱怍催化剂时,用溶剂热法也不能合成四方相的BaTiO3粉末。溶剂热法是将BaTiO3前驱体凝胶粉末在醇溶液中进行热处理的过程,与水热过程相比,成本较高,安全性也需高度重视。