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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-04-22 點擊5455次
目前BaTiO3 的制備方法可分為固相法和液相法(濕化學(xué)法)。固相法制備的粉體粒度大、粒度分布不均、純度低、摻雜元素不均勻、性能不穩(wěn)定, 難以用該法制備納米BaTiO3 粉體;液相法制備納米粉體, 具有無需苛刻的物理條件、易中試放大、產(chǎn)品組分含量可精確控制、可實現(xiàn)分子/原子尺度水平的混合等特點。制得的粉體粒度小、形貌規(guī)整且粒度分布窄, 為防止產(chǎn)生團聚, 需采取一定的后處理 。
目前鈦酸鋇的制備工藝主要有5種,分別是固相合成法、草酸鹽共沉淀法、直接沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法等，與其他方法相比，使用水熱法制備的鈦酸鋇粉體具備質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)勢，其晶粒發(fā)育完整、粒度小、分布均勻，且生產(chǎn)成本較低，但相應(yīng)的技術(shù)壁壘亦較高，目前全球僅國瓷材料和日本堺化學(xué)兩家廠商具備該生產(chǎn)工藝的產(chǎn)業(yè)化能力，可進行鈦酸鋇粉體的批量化生產(chǎn)。
制備方法 | 工藝內(nèi)容 | 優(yōu)點 | 缺點 |
固相合成法 | 典型的工藝是將等量碳酸鋇和二氧化鈦混合，在高溫下進行煅燒，反應(yīng)式為BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ | 工藝簡單、設(shè)備可靠、生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟 | 顆粒較大；化學(xué)成本不均勻；團聚現(xiàn)象嚴(yán)重；粉體純度低；原料成本較高；一般只用于制作技術(shù)性能較低的產(chǎn)品 |
直接沉淀法 | 在金屬鹽溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，控制適當(dāng)?shù)臈l件使沉淀劑與金屬離子反應(yīng)生成沉淀的鈦酸鋇粉體 | 工藝簡單、反應(yīng)條件溫和、原料成本低、易控制、粉體粒徑小、活性高 | 粒度分布寬、化學(xué)組成不易控制 |
草酸鹽共沉淀法 | 在金屬鹽溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，控制反?yīng)條件得到前驅(qū)體草酸氧鈦鋇沉淀。該沉淀物經(jīng)陳化、過濾、洗滌、干燥和煅燒，得到鈦酸鋇粉體 | 產(chǎn)品純度高、粒度小 | 其中的洗滌工藝較復(fù)雜，成本較高、鈦和鋇元素的摩爾比難以控制，相應(yīng)的技術(shù)壁壘較高 |
溶膠-凝膠法 | 將金屬醇鹽或無機鹽為原料，經(jīng)水解、縮合，是溶液形成溶膠，再使溶膠凝膠化，經(jīng)干燥和熱處理得到鈦酸鋇粉體 | 化學(xué)均勻性好、純度高、粒度小、化學(xué)活性強 | 條件不易控制、粉體易團聚；原料成本較高、溶劑量較大，難以實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的工業(yè)化批量生產(chǎn) |
水熱法 | 將鋇源溶液與一定形式的鈦源混合，轉(zhuǎn)入合釜中，在一定溫度及壓力下形成鈦酸鋇粉體 | 晶體發(fā)育完整，粒度分布均勻，顆粒之間少團聚，顆度可控；原料較便宜，生產(chǎn)成本低；可免去煅燒工序避免了其中晶粒團聚和容易混入雜質(zhì)的問題 | 溫度和壓力等反應(yīng)條件苛刻、技術(shù)水平要求較高、產(chǎn)業(yè)化困難較大 |
納米BaTiO3 粉體的制備研究近年來一直是納米科技領(lǐng)域的一個研究熱點, 各種制備技術(shù)得到了很大發(fā)展。但其制備研究仍有許多問題需要探索和研究, 其中主要的問題有以下幾點。
(1)對合成納米鈦酸鋇顆粒的過程機理缺乏深入的研究, 對控制微粒的形狀、分布、粒度、性能等技術(shù)以及各性能鏈之間的關(guān)系的研究還很不夠。
(2)對納米鈦酸鋇顆粒合成裝置缺乏工程研究, 尤其是高產(chǎn)率、高產(chǎn)量、高質(zhì)量且低成本的工業(yè)化設(shè)備有待進一步的研究和改進。
(3)對現(xiàn)有納米鈦酸鋇制備技術(shù)中具體工藝條件的研究還很不夠, 已取得的成果僅停留在實驗室和小規(guī)模生產(chǎn)階段, 對生產(chǎn)規(guī)模擴大時將涉及到的問題, 目前的研究很少。
(4)納米鈦酸鋇實用化技術(shù)的研究不夠系統(tǒng)和深入, 對鈦酸鋇的性能測試和表征手段急需改進?；谄鋬?yōu)異的物理性能, 隨著制備方法的改進和研究手段的拓寬和深入, 以及材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和化學(xué)工程等方面研究的密切配合和協(xié)作, 納米鈦酸鋇必將在電子工業(yè)和陶瓷工業(yè)有著十分廣闊和誘人的發(fā)展前景。