一种多孔BaTiO<sub>3</sub>块材的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种多孔BaTiO3块材的制备方法,利用多种分散剂的复配,使钡离子和钛离子与有机物形成络合大分子结构,各物质均匀地存在于干凝胶中,结合合理的复配浓度,使干凝胶具有合适的粘度,将干凝胶直接压制成型后,经热处理即可获得多孔BaTiO3块材;该方法工艺简单、周期短、设备简单、成本低、所得多孔材料的孔隙尺寸及分布可控性高。
【专利说明】
_种多孔BaT i 〇3块材的制备方法
技术领域
[00〇1 ]本发明属于材料技术领域,特别涉及一种多孔BaTi〇3块材的制备方法。【背景技术】
[0002]钛酸钡(BaTi03)是一种性能优良的电子陶瓷材料,不仅具有高介电常数、低介电损耗,而且具有良好的铁电、压电、耐压、绝缘、耐候性等特点,广泛地应用于压电陶瓷、正温度系数热敏电阻(PTC)、热电元件、电容器、光电材料、等。多孔钛酸钡材料以其多孔结构特性,具有较高的比表面积,更有利于其在电容器、光电材料等方面的应用。目前制备多孔 BaTi03材料的方法主要是利用湿法(如水热法、溶胶-凝胶法等)合成BaTi03粉体后,再在 BaTi03粉体中混入复配的有机物(如发泡剂),经制成形、热处理后获得多孔BaTi03块体材料。这种方法不仅周期长,所得钛酸钡多孔材料中的孔隙分布也不够均匀,针对这个问题, 本专利提出了一种周期短、工艺简单而成本低的一步制备法。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种多孔BaTi〇3块材的制备方法,具有生产工艺简单、设备要求简单、周期短的特点。
[0004]为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
[0005]一种多孔BaT i〇3块材的制备方法,包括如下步骤:
[0006](1)将分散剂溶于无水乙醇中得到溶液A;
[0007](2)量取1/2的溶液A,将硝酸钡溶于其中形成溶液B备用;将钛酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C;
[0008](3)将溶液B和溶液C混合,搅拌均匀后形成前驱体溶液,将前驱体溶液于80?85°C 下水浴2?4h至凝胶化,再在140?160 °C下干燥形成干凝胶,在200 °C?250 °C烘lh后,自然冷却,进行研磨过筛得到干凝胶粉体;
[0009](4)将干凝胶粉体直接干压成型,形成块状坯体材料,最后将块状坯体材料进行热处理得到多孔BaTi03块材。
[0010]所述步骤(1)中,所述分散剂由乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇和聚乙二醇组成。
[0011]所述溶液A中,分散剂各组份的浓度范围均为0?1.0mol/L。[〇〇12] 所述硝酸钡和钛酸丁酯的用量满足Ba与Ti的摩尔比为1:1,且Ba离子与Ti离子之和与柠檬酸的摩尔比为1:(0.6?1.1)。
[0013] 所述步骤(4)中,所述热处理是在ZnO粉体中700°C埋烧lh,之后再在1000?1400°C 下烧结1?3h。[〇〇14]与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提供的多孔BaTi03块材的制备方法中,既不含有造粒及陈腐的过程,也不存在预结晶的过程,不需要在造粒和压片时加入额外的发泡剂等物质,是利用湿法过程直接将分散剂(如乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000等)与反应物形成大分子络合结构,通过控制各物质的浓度,特别是各分散剂的用量,干燥后的粉体具有一定的粘度,可进行直接压制成型。此制备方法不仅制备工艺过程少、设备简单,而且结合了湿法过程,使钛离子和钡离子可以均匀地存在于络合大分子中,从而完成均匀的结晶过程,微孔的形成过程是均匀的,因此所得多孔BaTi03块材的孔隙尺寸及分布可控性较好。【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
[0016]实施例1[〇〇17] 一种多孔BaTi03块材的制备方法,包括如下步骤:[〇〇18] (1)量取50mL无水乙醇,称量一定量的分散剂(由乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇组成,其中聚乙二醇又包括聚乙二醇400、聚乙二醇 4000和聚乙二醇6000)加入其中,搅拌溶解形成溶液A,分散剂各组份的浓度控制在lmol/L。
[0019] (2)量取1/2的溶液A,将硝酸钡溶于其中形成溶液B,将钛酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C,其中,Ba:Ti摩尔比为l:l,(Ba离子+Ti离子):柠檬酸(摩尔比)=1:1。
[0020] (3)将溶液B和溶液C混合,搅拌均匀后形成前驱体溶液,将前驱体溶液于80°C下水浴2?4h至凝胶化,再在150°C下干燥形成干凝胶,在220°C烘lh后,自然冷却,将粉体进行研磨过筛。
[0021] (4)将过筛后的干粉直接干压成形,形成块状坯体材料,最后将块状坯体材料在 ZnO粉体中700°C进行埋烧lh,之后再在1200°C下烧结2h即获得多孔BaTi03块材。所得多孔 BaTi03块材中为开孔结构,晶粒尺寸约为300nm?600nm,间隙尺寸为150nm?250nm。[〇〇22] 实施例2[〇〇23] 一种多孔BaTi03块材的制备方法,包括如下步骤:[〇〇24] (1)量取50mL无水乙醇,称量一定量的分散剂(由乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇组成)加入其中,搅拌溶解形成溶液A,分散剂各组份的浓度控制在 〇.〇l、〇.l、〇.l、〇.5、0.7、1.0mol/L。
[0025] (2)量取1/2的溶液A,将硝酸钡溶于其中形成溶液B,将钛酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液(:,其中也:11摩尔比为1:1,(83离子+11离子):柠檬酸(摩尔比)=1:0.6。
[0026] (3)将溶液B和溶液C混合,搅拌均匀后形成前驱体溶液,将前驱体溶液于80°C下水浴2?4h至凝胶化,再在160°C下干燥形成干凝胶,在200°C烘lh后,自然冷却,将粉体进行研磨过筛。
[0027] (4)将过筛后的干粉直接干压成形,形成块状坯体材料,最后将块状坯体材料在 ZnO粉体中700°C进行埋烧lh,之后再在1400°C下烧结lh即获得多孔BaTi03块材。所得多孔 BaTi03块材中为开孔结构,晶粒尺寸约为300nm?600nm,间隙尺寸为150nm?250nm。[〇〇28] 实施例3[〇〇29] 一种多孔BaTi03块材的制备方法,包括如下步骤:[〇〇3〇] (1)量取50mL无水乙醇,称量一定量的分散剂(由乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇组成)加入其中,搅拌溶解形成溶液A,分散剂各组份的浓度控制在lmol/L。
[0031](2)量取1/2的溶液A,将硝酸钡溶于其中形成溶液B,将钛酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C,其中,Ba:Ti摩尔比为1:1,(Ba离子+Ti离子):柠檬酸(摩尔比)=1:1.1。
[0032](3)将溶液B和溶液C混合,搅拌均匀后形成前驱体溶液,将前驱体溶液于85°C下水浴2?4h至凝胶化,再在140°C下干燥形成干凝胶,在250°C烘lh后,自然冷却,将粉体进行研磨过筛。
[0033](4)将过筛后的干粉直接干压成形,形成块状坯体材料,最后将块状坯体材料在 ZnO粉体中700°C进行埋烧lh,之后再在1000°C下烧结lh即获得多孔BaTi03块材。所得多孔 BaTi03块材中为开孔结构,晶粒尺寸约为300nm?600nm,间隙尺寸为150nm?250nm。
【主权项】
1.一种多孔BaTi03块材的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将分散剂溶于无水乙醇中得到溶液A;(2)量取1/2的溶液A,将硝酸钡溶于其中形成溶液B备用;将钛酸丁酯溶于剩余溶液A中 形成溶液C;(3)将溶液B和溶液C混合,搅拌均匀后形成前驱体溶液,将前驱体溶液于80?85°C下水 浴2?4h至凝胶化,再在140?160 °C下干燥形成干凝胶,在200 °C?250 °C烘lh后,自然冷却, 进行研磨过筛得到干凝胶粉体;(4)将干凝胶粉体直接干压成型,形成块状坯体材料,最后将块状坯体材料进行热处 理,得到多孔BaTi03块材。2.根据权利要求1所述多孔BaTi03块材的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述 分散剂由乙二胺四乙酸、柠檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇和聚乙二醇组成。3.根据权利要求2所述多孔BaTi03块材的制备方法,其特征在于,所述溶液A中,分散剂 各组份的浓度范围均为0?1.〇mo 1 /L。4.根据权利要求2所述多孔BaTi03块材的制备方法,其特征在于,所述硝酸钡和钛酸丁 酯的用量满足Ba与Ti的摩尔比为1:1,且Ba离子与Ti离子之和与柠檬酸的摩尔比为1: (0.6 ?1 ? 1 ) 〇5.根据权利要求1所述多孔BaTi03块材的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述 热处理是在ZnO粉体中700°C埋烧lh,之后再在1000?1400°C下烧结1?3h。
【文档编号】C04B35/624GK105948814SQ201610292835
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】伍媛婷, 栗梦龙, 王秀峰
【申请人】陕西科技大学