鈦酸鋇幾種常見(jiàn)的制備方法
時(shí)間：2022-05-02
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今天隆傲電子向大家簡(jiǎn)單的介紹一下鈦酸鋇幾種常見(jiàn)的制備方法。
1. 水熱法
水熱法合成BaTiO3晶體粉末受到了人們的高度重視，且已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完整的粉末，粉體的純度高、化學(xué)成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。其過(guò)程一般是將Ba(OH)2溶液與一定形式的鈦源，如TiO(OH)2、TiO 等混合后，轉(zhuǎn)入到高壓釜中，在一定的溫度和壓力下+水熱合成晶化的BaTiO3的粉體。
所得BaTiO3的理化性能與水熱條件、反應(yīng)物Ba/Ti比及所用鈦源的種類有直接關(guān)系。用Ba(OH)2水溶液與水合TiO 懸浮的混合物進(jìn)行水熱處理，根據(jù)水熱條件的不同，可得到平均粒徑為0.04～0.1lμm的產(chǎn)物，而用金紅石型TiO2為鈦源時(shí)，在相同條件下，得到的BaTiO3的粒徑為0.2～0 .7μm。但兩者的晶粒尺寸仍保持約為0 05μm。
2. 微乳液法
這種方法是將鋇鹽和鈦鹽的混合水溶液分散在一種有機(jī)相中，形成徽乳液，將此徽乳液與共沉淀荊或與用共沉淀劑的水溶液所制成的微乳液進(jìn)行混合反應(yīng)，形成BaTiO 的前驅(qū)體沉淀，經(jīng)分離、洗滌、干燥，煅燒得BaTiO3粉體。該方法的優(yōu)點(diǎn)是利用徽乳液的微觀環(huán)境，較好地控制前驅(qū)體的粒子形狀及分散性，但操作過(guò)程較復(fù)雜。
用草酸為沉淀荊，比較了傳統(tǒng)的草酸鹽共沉淀法，單一徽乳液共沉淀法和雙徽乳液共沉淀法表明，用雙徽乳液共沉淀法所得的草酸鹽前驅(qū)體煅燒2h時(shí)就可以獲得單一鈣鈦礦相的鈦酸鋇，而對(duì)于單一徽乳液法所得的前驅(qū)體的熱處理溫度需要600℃。與傳統(tǒng)共沉淀法相比，用徽乳液法所得到的鈦酸鋇粉體顯示出較好的特性，如很好的結(jié)晶性、粒子尺寸小，很低程度的團(tuán)聚，但它們含有約0.2 (重量)的碳酸鋇作為雜質(zhì)相。
3. 低溫直接合成法
其工藝過(guò)程是，將四氧化鈦緩慢地滴入到冰冷的溫度低于l0℃的硝酸中，把此溶液作為鈦源。同時(shí)，把Ba(OH)2·8H2O溶解在無(wú)CO2的離子交換水中，并用KOH調(diào)節(jié)其pH值，使其大于13.0，把此溶液作為鋇源。將pH值小于1.0的冰鈦液緩慢滴入到鋇液中，很快生成白色沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌，在70℃干燥16h，得到產(chǎn)物。用此方法可以制得粒徑約為l0nm的鈦酸鋇晶體。
該方法的特點(diǎn)是：(1)在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿問(wèn)的中和反應(yīng)中放出的中和熱可作為生成鈦酸鋇的驅(qū)動(dòng)力；(2)鈦酸鋇可以通過(guò)鈦離子和鋇離子直接合成，而不經(jīng)過(guò)中間體。結(jié)果表明，鈦酸鋇可以在大于50℃，Ba/Ti比大于5的條件下形成。在恒定的溫度下，粒子尺寸隨Ba/Ti摩爾比的增加而減小，而在Ba/Ti摩爾比一定時(shí)，粒子尺寸不隨反應(yīng)溫度的變化而變化。
4. 機(jī)械活化法
在上述方法中，除水熱法外，幾乎所有的化學(xué)合成法都需要經(jīng)過(guò)前驅(qū)體的高溫煅燒過(guò)程。此外，大多數(shù)的這些化學(xué)合成法都需要高純的無(wú)機(jī)或金屬有機(jī)化合物作為其起始物料，這些原料比起廣泛使用的氧化物和碳酸鹽貴得多。
機(jī)械合金化方法最韌是為合成金屬間化物和臺(tái)金化臺(tái)物而開(kāi)發(fā)的，后來(lái)用于制備各種磁性和非晶態(tài)材料．最近，機(jī)械活化法又用來(lái)改善原始物料的反應(yīng)性，以便使所要求的陶瓷相在較低的煅燒溫度下合成。用機(jī)械活化法，以BaO和TiO2為原料，在氮?dú)夥罩校瑳](méi)有任何附加熱處理的條件下，合成了鈣鈦礦相的BaTiO3粉體，x 射線衍射表明，它具有很好的納米晶體結(jié)構(gòu)。
5. 溶劑熱法
一種溶劑熱法合成鈦酸鋇粉末的新方法，所得的單一相BaTiO3粉末具有低程度的團(tuán)聚和規(guī)則的形狀。與水熱過(guò)程相比，通過(guò)溶劑熱反應(yīng)合成BaTiO3粉末要困難得多。尺寸分布狹窄的BaTiO3晶體粉末可以在甲醇、乙醇或異丙醇中合成與水熱過(guò)程不同的是，即使在有堿怍催化劑時(shí)，用溶劑熱法也不能合成四方相的BaTiO3粉末。溶劑熱法是將BaTiO3前驅(qū)體凝膠粉末在醇溶液中進(jìn)行熱處理的過(guò)程，與水熱過(guò)程相比，成本較高，安全性也需高度重視。
1. 水熱法
水熱法合成BaTiO3晶體粉末受到了人們的高度重視，且已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完整的粉末，粉體的純度高、化學(xué)成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。其過(guò)程一般是將Ba(OH)2溶液與一定形式的鈦源，如TiO(OH)2、TiO 等混合后，轉(zhuǎn)入到高壓釜中，在一定的溫度和壓力下+水熱合成晶化的BaTiO3的粉體。
所得BaTiO3的理化性能與水熱條件、反應(yīng)物Ba/Ti比及所用鈦源的種類有直接關(guān)系。用Ba(OH)2水溶液與水合TiO 懸浮的混合物進(jìn)行水熱處理，根據(jù)水熱條件的不同，可得到平均粒徑為0.04～0.1lμm的產(chǎn)物，而用金紅石型TiO2為鈦源時(shí)，在相同條件下，得到的BaTiO3的粒徑為0.2～0 .7μm。但兩者的晶粒尺寸仍保持約為0 05μm。
2. 微乳液法
這種方法是將鋇鹽和鈦鹽的混合水溶液分散在一種有機(jī)相中，形成徽乳液，將此徽乳液與共沉淀荊或與用共沉淀劑的水溶液所制成的微乳液進(jìn)行混合反應(yīng)，形成BaTiO 的前驅(qū)體沉淀，經(jīng)分離、洗滌、干燥，煅燒得BaTiO3粉體。該方法的優(yōu)點(diǎn)是利用徽乳液的微觀環(huán)境，較好地控制前驅(qū)體的粒子形狀及分散性，但操作過(guò)程較復(fù)雜。
用草酸為沉淀荊，比較了傳統(tǒng)的草酸鹽共沉淀法，單一徽乳液共沉淀法和雙徽乳液共沉淀法表明，用雙徽乳液共沉淀法所得的草酸鹽前驅(qū)體煅燒2h時(shí)就可以獲得單一鈣鈦礦相的鈦酸鋇，而對(duì)于單一徽乳液法所得的前驅(qū)體的熱處理溫度需要600℃。與傳統(tǒng)共沉淀法相比，用徽乳液法所得到的鈦酸鋇粉體顯示出較好的特性，如很好的結(jié)晶性、粒子尺寸小，很低程度的團(tuán)聚，但它們含有約0.2 (重量)的碳酸鋇作為雜質(zhì)相。
3. 低溫直接合成法
其工藝過(guò)程是，將四氧化鈦緩慢地滴入到冰冷的溫度低于l0℃的硝酸中，把此溶液作為鈦源。同時(shí)，把Ba(OH)2·8H2O溶解在無(wú)CO2的離子交換水中，并用KOH調(diào)節(jié)其pH值，使其大于13.0，把此溶液作為鋇源。將pH值小于1.0的冰鈦液緩慢滴入到鋇液中，很快生成白色沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌，在70℃干燥16h，得到產(chǎn)物。用此方法可以制得粒徑約為l0nm的鈦酸鋇晶體。
該方法的特點(diǎn)是：(1)在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿問(wèn)的中和反應(yīng)中放出的中和熱可作為生成鈦酸鋇的驅(qū)動(dòng)力；(2)鈦酸鋇可以通過(guò)鈦離子和鋇離子直接合成，而不經(jīng)過(guò)中間體。結(jié)果表明，鈦酸鋇可以在大于50℃，Ba/Ti比大于5的條件下形成。在恒定的溫度下，粒子尺寸隨Ba/Ti摩爾比的增加而減小，而在Ba/Ti摩爾比一定時(shí)，粒子尺寸不隨反應(yīng)溫度的變化而變化。
4. 機(jī)械活化法
在上述方法中，除水熱法外，幾乎所有的化學(xué)合成法都需要經(jīng)過(guò)前驅(qū)體的高溫煅燒過(guò)程。此外，大多數(shù)的這些化學(xué)合成法都需要高純的無(wú)機(jī)或金屬有機(jī)化合物作為其起始物料，這些原料比起廣泛使用的氧化物和碳酸鹽貴得多。
機(jī)械合金化方法最韌是為合成金屬間化物和臺(tái)金化臺(tái)物而開(kāi)發(fā)的，后來(lái)用于制備各種磁性和非晶態(tài)材料．最近，機(jī)械活化法又用來(lái)改善原始物料的反應(yīng)性，以便使所要求的陶瓷相在較低的煅燒溫度下合成。用機(jī)械活化法，以BaO和TiO2為原料，在氮?dú)夥罩校瑳](méi)有任何附加熱處理的條件下，合成了鈣鈦礦相的BaTiO3粉體，x 射線衍射表明，它具有很好的納米晶體結(jié)構(gòu)。
5. 溶劑熱法
一種溶劑熱法合成鈦酸鋇粉末的新方法，所得的單一相BaTiO3粉末具有低程度的團(tuán)聚和規(guī)則的形狀。與水熱過(guò)程相比，通過(guò)溶劑熱反應(yīng)合成BaTiO3粉末要困難得多。尺寸分布狹窄的BaTiO3晶體粉末可以在甲醇、乙醇或異丙醇中合成與水熱過(guò)程不同的是，即使在有堿怍催化劑時(shí)，用溶劑熱法也不能合成四方相的BaTiO3粉末。溶劑熱法是將BaTiO3前驅(qū)體凝膠粉末在醇溶液中進(jìn)行熱處理的過(guò)程，與水熱過(guò)程相比，成本較高，安全性也需高度重視。
