[发明专利]一种尺寸可控纳米级立方相超细钛酸钡粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能陶瓷原材料超微粉体制备技术领域，特别是涉及一种纳米级钛酸钡粉体超细微颗粒制备技术。

背景技术

钛酸钡粉体材料，被广泛应用于热敏元器件、铁电压电元器件、多层陶瓷电容器等作为介电材料而使用。

随着电子信息技术的高速发展，各种电子设备配件的微型化、轻量化、高性能化及稳定化的需求。具有高介电常数的纳米级钛酸钡功能陶瓷粉体材料的需求也随之供不应求，甚至被誉为电子功能陶瓷材料的支柱，也是国家战略发展及近年来纳米技术和超微粉体技术的发展热点及重点开发方向。

钛酸钡粉体因具有有别于其他陶瓷粉体材料的物化性能，而被电子行业及化工原材料制备行业及纳米科技行业关注。其主要性能具有高介电常数、低介电损耗，电绝缘性能优越等特点。而这些物化性能同时对钛酸钡粉体的要求也越来越苛刻，尤其是对粉体的晶型结构，粒度分布，颗粒大小及纯度有了越来越高的要求，也是众多研究与生产控制的难点与热点。

近年来随着水热法的不断深入生产与工业，传统的草酸沉淀法、固相烧结法、溶胶凝胶法都越来越不能满足电子高端行业产品对原材料粉体的要求。越来越多的企业在开发和研究使用水热法制备分散性良好，形貌均匀，粒度集中的纳米级超细钛酸钡粉体。其中为了保证钛酸钡耐电压性能和制备成密度均匀的介电层，而确保电容器的电容含量，对钛酸钡粉体的如下要求也就越来越苛刻。

(a)D50≤1um,且粒径分布范围较窄，以D50≤0.01um为最佳；在浆化过程中分散性良好，易于烧结成型；

(b)颗粒结晶性良好，晶体缺陷较少，形貌为球形或近似为球形为佳；

(c)钡钛比范围最好在0.997-1.001之间，以原子摩尔比为1.000为最佳；

（d）比表面积以≥12.5m²/g为佳。

因此，若由传统的方法，如专利CN1417162A中的草酸沉淀方法虽然可以满足其中普通电容材料的需求和纯度的要求，但是其每个纯化过程耗时，增加生产成本，且因为研磨颗粒很大，形貌较差，粒度分布不集中，耗能大。又如日本TDK公司专利CN101428850A中以固相烧结法以直接煅烧的方式解决了制备过程时间冗长的问题，但是做到以上几点及良好的条件控制，仍需要耗费大量的精力。

一般情况下，草酸盐共沉淀法可以得到亚微米级的超细钛酸钡粉体，而且也有公司采用该法，但是生产工序较多，造成的粉体团聚后，颗粒较大。同时粉体严重团聚的另一种方法固相烧结法，更难以得到分散良好的超细钛酸钡粉体。相对而言溶胶凝胶法是可以得到纳米级纯度较高的粉体，但是因其生长周期长，成本高而在规模生产过程中难以大力推广采用。本发明是采用近年来已经开始研究与发展起来的水热法来制备分散性较好的超细钛酸钡粉体，因其只通过单一步骤控制水热反应条件即可得到晶型完整、形貌规则、粒径可控和分布范围窄的高纯度钛酸钡粉体，故被广泛开发及研究，并规模用于产业生产，

为获得一种颗粒大小均匀，晶型结构稳定，分散性良好，纯度高的钛酸钡粉体颗粒，本发明人进行了大量的实验研究与探索，并成功应用于工业产品的批量化产出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以进行粒度均匀性控制及晶型良好的纳米级超细钛酸钡粉体的制备方法。

实现本发明目的的技术方案如下，一种尺寸可控纳米级立方相超细钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：

1）首先将TiCl₄进行水解，制备钛前躯体溶液TiClO₂；

2）将前驱体溶液滴加入矿化剂溶液中，不断搅拌，得到钛前驱体凝胶溶液；

3）将钛前驱体凝胶溶液进行离心洗涤，除去氯离子，制得H₄TiO₄凝胶；

4）将制得的H₄TiO₄凝胶与氢氧化钡或硝酸钡混合，加入水和分散剂进行研磨分散，制成混合的分散浆液；

5）将混合的分散浆液，置于反应釜内，控制其填充率，在150-250℃进行水热反应2-10h，制得钛酸钡浆料；

6）向钛酸钡浆料中加入水和分散剂，进行洗涤与干燥，得到纳米级立方相超细钛酸钡粉体。

进一步地，所述步骤1）中TiCl₄加入水和分散剂进行水解，其中所述分散剂为乙醇，乙二胺，三乙胺，乙二醇一种或两种以上，TiCl₄与分散剂质量比为（50—10）:1.0之间。

进一步地，所述矿化剂为氨水。