专利名称：高能球磨合成单相九钛酸二钡粉体的方法
技术领域：
本发明涉及一种九钛酸二钡(Ba2Ti9O20)粉体的制备方法，属精细化工领域。
本发明提供的制备方法是以市售化学纯碳酸钡和氧化钛为初始原料，通过在一定条件下进行高能球磨后，经烘干、煅烧后得到组分均匀、单相的九钛酸二钡(Ba2Ti9O20)粉体。其工艺流程如图1所示。
现将各有关过程详述如下1、原料的选择选用廉价易得的市售碳酸钡和氧化钛(TiO2)为原料。反应方程式为
2、球磨方式的选择行星式高能球磨，采用湿磨的方式。采用水为溶剂，水与料的重量比为0.5∶1～0.9∶1。
3、磨球的选择选择氧化锆球为研磨介质，磨球直径在0.3-1.5厘米之间，料球重量比选择在1∶3到1∶20之间。料球比过高球磨效果不好，过低产量低。
4、球磨过程转速的选择控制在100-300转/分钟之间。
5、球磨时间的选择20-50小时。时间过短粉碎效果不好，过长浪费能源。
6、干燥温度及时间为节约时间和成本，本发明采用普通的烘箱对沉淀物进行干燥脱水。干燥温度为120℃，时间为12小时。
7、煅烧本发明采用普通的煅烧炉，在空气中进行煅烧。煅烧温度控制为1200℃，时间为4小时。
由上所述，可见本发明的突出特点是1、制备工艺简单，工艺参数易控制，易于大规模工业化生产。
2、本发明采用行星式高能球磨对原料进行研磨粉碎，达到使颗粒粉碎均匀的目的，粉碎的效果明显要好普通机械球磨。
3、本发明所得粉体经1200℃/4h条件下煅烧就可得到单相的九钛酸二钡粉体。既不需要太高的煅烧温度，也不需要太长的保温时间。
图1是本发明的工艺流程。
图2是用本发明提供的方法制备的所得粉体的XRD谱。从谱图上可看到，所有的峰都与JPCD卡40-405相吻合，表明粉体为单相的九钛酸二钡。
图3是用本发明提供的方法所得九钛酸二钡粉体(未烧)与普通机械球磨制备的九钛酸二钡粉体(未烧)的扫描电镜照片(SEM)的比较。从图3可以看到，本发明提供的方法所得的粉体颗粒细且分布均匀(图3A)，而普通球磨所得粉体中除了细颗粒外，还有大量大颗粒存在(图3B)。这说明前者的粉碎效果明显好于后者。
图4是高能球磨(上面衍射图)与普通机械球磨(下面衍射图)所得粉体的XRD谱的比较。
图5是在干磨和湿磨(上面为湿磨，下面为干磨)的条件下高能球磨30h后所得粉体经1200℃煅烧4小时后的XRD谱。
实施例1将按配比需要的碳酸钡和氧化钛混合后分成两部分，一部分用行星式高能球磨进行处理，另一部分用普通机械球磨进行处理。行星球磨的速度控制为150转/分钟，普通机械球磨的速度控制为120转/分钟。球磨方式均为湿磨，以水为溶剂，溶剂与料的重量比为0.7∶1，料球重量比1∶10，球磨时间均为30小时。将磨好的粉体在120℃下烘干。然后1200℃下煅烧4小时。煅烧所得粉体的相组成如图4所示。可以看到在相同条件下高能球磨所得粉体为单相的九钛酸二钡，而普通球磨所得粉体中除九钛酸二钡外，还有大量四钛酸钡存在。
实施例2将按配比需要的碳酸钡和氧化钛混合后用行星式高能球磨进行处理。行星球磨的速度控制为150转/分钟，球磨方式为湿磨，球磨时间为30小时。将磨好的粉体在120℃下烘干，然后在不同温度下煅烧4小时。用XRD法测定粉体的相组成，结果表明，当煅烧温度高于1200℃时的粉体为单相九钛酸二钡，如表1所示。
表1粉体的相组成与煅烧温度的关系
实施例3将碳酸钡和氧化钛混合后，在干燥状态下进行高能球磨，将不同球磨时间所得的粉体取出，在1200℃下煅烧4小时，然后用XRD测试粉体的相组成。结果表明，球磨时间越长，最后粉体中的九钛酸二钡相越高，如表2所示。
表2不同球磨时间对相组成的影响
实施例4将碳酸钡和氧化钛混合后分为两份，一份在干燥状态下直接进行高能球磨；另一份加水后进行湿磨。将球磨所得的粉体烘干、过筛后，在1200℃煅烧4小时。图5是两种粉体煅烧后的XRD谱图。从谱图上可见湿磨所得粉体经1200℃/4h煅烧后已完全转变为九钛酸二钡相，而在同样条件下煅烧的干磨粉体则相转变不完全，还有大量的四钛酸钡存在。
权利要求
1.一种合成单相九钛酸二钡粉体的方法，包括原料选择、配比、球磨、干燥以及煅烧，其特征在于采用行星式高能球磨湿磨方式，以水为溶剂，料球重量比为1∶3～1∶20，转速为100～300转/分，经球磨烘干后在空气中1200℃煅烧4小时而成。
2.按权利要求1所述合成单相九钛酸二钡粉体的方法，其特征在于所述的配比是以市售的化学纯碳酸钡和氧化钛为原料。
3.按权利要求1所述合成单相九钛酸二钡粉体的方法，其特征在于所述的行星式高能球磨湿磨时，溶剂与原料的重量比为0.5∶1～0.9∶1。
4.按权利要求1所述合成单相九钛酸二钡粉体的方法，其特征在于行星式高能球磨湿磨选用氧化锆磨球，球磨时间为20～50小时。
5.按权利要求1所述合成单相九钛酸二钡粉体的方法，其特征在于所述的球磨后粉料的干燥条件在120℃，保温12小时。
全文摘要
本发明涉及一种合成单相九钛酸二钡粉体的方法，其特征在于按Ba
文档编号C01G23/00GK1431152SQ0311549
公开日2003年7月23日 申请日期2003年2月21日 优先权日2003年2月21日
发明者李蔚, 吴文骏, 王宁, 王依琳, 赵梅瑜 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所