一種多孔BaTiO₃塊材的制備方法

一種多孔BaTiO₃塊材的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種多孔BaTiO3塊材的制備方法，利用多種分散劑的復配，使鋇離子和鈦離子與有機物形成絡合大分子結構，各物質均勻地存在于干凝膠中，結合合理的復配濃度，使干凝膠具有合適的粘度，將干凝膠直接壓制成型后，經熱處理即可獲得多孔BaTiO3塊材；該方法工藝簡單、周期短、設備簡單、成本低、所得多孔材料的孔隙尺寸及分布可控性高。
【專利說明】
_種多孔BaT i 〇3塊材的制備方法
技術領域
[00〇1 ]本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種多孔BaTi〇3塊材的制備方法。【背景技術】
[0002]鈦酸鋇(BaTi03)是一種性能優良的電子陶瓷材料，不僅具有高介電常數、低介電損耗，而且具有良好的鐵電、壓電、耐壓、絕緣、耐候性等特點，廣泛地應用于壓電陶瓷、正溫度系數熱敏電阻(PTC)、熱電元件、電容器、光電材料、等。多孔鈦酸鋇材料以其多孔結構特性，具有較高的比表面積，更有利于其在電容器、光電材料等方面的應用。目前制備多孔 BaTi03材料的方法主要是利用濕法(如水熱法、溶膠-凝膠法等)合成BaTi03粉體后，再在 BaTi03粉體中混入復配的有機物(如發泡劑)，經制成形、熱處理后獲得多孔BaTi03塊體材料。這種方法不僅周期長，所得鈦酸鋇多孔材料中的孔隙分布也不夠均勻，針對這個問題， 本專利提出了一種周期短、工藝簡單而成本低的一步制備法。
【發明內容】

[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種多孔BaTi〇3塊材的制備方法，具有生產工藝簡單、設備要求簡單、周期短的特點。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0005]一種多孔BaT i〇3塊材的制備方法，包括如下步驟:
[0006](1)將分散劑溶于無水乙醇中得到溶液A;
[0007](2)量取1/2的溶液A，將硝酸鋇溶于其中形成溶液B備用；將鈦酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C;
[0008](3)將溶液B和溶液C混合，攪拌均勻后形成前驅體溶液，將前驅體溶液于80?85°C 下水浴2?4h至凝膠化，再在140?160 °C下干燥形成干凝膠，在200 °C?250 °C烘lh后，自然冷卻，進行研磨過篩得到干凝膠粉體；
[0009](4)將干凝膠粉體直接干壓成型，形成塊狀坯體材料，最后將塊狀坯體材料進行熱處理得到多孔BaTi03塊材。
[0010]所述步驟(1)中，所述分散劑由乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇和聚乙二醇組成。
[0011]所述溶液A中，分散劑各組份的濃度范圍均為0?1.0mol/L。[〇〇12] 所述硝酸鋇和鈦酸丁酯的用量滿足Ba與Ti的摩爾比為1:1，且Ba離子與Ti離子之和與檸檬酸的摩爾比為1:(0.6?1.1)。
[0013] 所述步驟(4)中，所述熱處理是在ZnO粉體中700°C埋燒lh，之后再在1000?1400°C 下燒結1?3h。[〇〇14]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明提供的多孔BaTi03塊材的制備方法中，既不含有造粒及陳腐的過程，也不存在預結晶的過程，不需要在造粒和壓片時加入額外的發泡劑等物質，是利用濕法過程直接將分散劑(如乙二胺四乙酸、檸檬酸、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)與反應物形成大分子絡合結構，通過控制各物質的濃度，特別是各分散劑的用量，干燥后的粉體具有一定的粘度，可進行直接壓制成型。此制備方法不僅制備工藝過程少、設備簡單，而且結合了濕法過程，使鈦離子和鋇離子可以均勻地存在于絡合大分子中，從而完成均勻的結晶過程，微孔的形成過程是均勻的，因此所得多孔BaTi03塊材的孔隙尺寸及分布可控性較好。【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0016]實施例1[〇〇17] 一種多孔BaTi03塊材的制備方法，包括如下步驟:[〇〇18] (1)量取50mL無水乙醇，稱量一定量的分散劑(由乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇組成，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，攪拌溶解形成溶液A，分散劑各組份的濃度控制在lmol/L。
[0019] (2)量取1/2的溶液A，將硝酸鋇溶于其中形成溶液B，將鈦酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C，其中，Ba:Ti摩爾比為l:l，(Ba離子+Ti離子):檸檬酸(摩爾比)=1:1。
[0020] (3)將溶液B和溶液C混合，攪拌均勻后形成前驅體溶液，將前驅體溶液于80°C下水浴2?4h至凝膠化，再在150°C下干燥形成干凝膠，在220°C烘lh后，自然冷卻，將粉體進行研磨過篩。
[0021] (4)將過篩后的干粉直接干壓成形，形成塊狀坯體材料，最后將塊狀坯體材料在 ZnO粉體中700°C進行埋燒lh，之后再在1200°C下燒結2h即獲得多孔BaTi03塊材。所得多孔 BaTi03塊材中為開孔結構，晶粒尺寸約為300nm?600nm，間隙尺寸為150nm?250nm。[〇〇22] 實施例2[〇〇23] 一種多孔BaTi03塊材的制備方法，包括如下步驟:[〇〇24] (1)量取50mL無水乙醇，稱量一定量的分散劑(由乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇組成)加入其中，攪拌溶解形成溶液A，分散劑各組份的濃度控制在 〇.〇l、〇.l、〇.l、〇.5、0.7、1.0mol/L。
[0025] (2)量取1/2的溶液A，將硝酸鋇溶于其中形成溶液B，將鈦酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液(:，其中也:11摩爾比為1:1，(83離子+11離子):檸檬酸(摩爾比)=1:0.6。
[0026] (3)將溶液B和溶液C混合，攪拌均勻后形成前驅體溶液，將前驅體溶液于80°C下水浴2?4h至凝膠化，再在160°C下干燥形成干凝膠，在200°C烘lh后，自然冷卻，將粉體進行研磨過篩。
[0027] (4)將過篩后的干粉直接干壓成形，形成塊狀坯體材料，最后將塊狀坯體材料在 ZnO粉體中700°C進行埋燒lh，之后再在1400°C下燒結lh即獲得多孔BaTi03塊材。所得多孔 BaTi03塊材中為開孔結構，晶粒尺寸約為300nm?600nm，間隙尺寸為150nm?250nm。[〇〇28] 實施例3[〇〇29] 一種多孔BaTi03塊材的制備方法，包括如下步驟:[〇〇3〇] (1)量取50mL無水乙醇，稱量一定量的分散劑(由乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇、聚乙二醇組成)加入其中，攪拌溶解形成溶液A，分散劑各組份的濃度控制在lmol/L。
[0031](2)量取1/2的溶液A，將硝酸鋇溶于其中形成溶液B，將鈦酸丁酯溶于剩余溶液A中形成溶液C，其中，Ba:Ti摩爾比為1:1，(Ba離子+Ti離子):檸檬酸(摩爾比)=1:1.1。
[0032](3)將溶液B和溶液C混合，攪拌均勻后形成前驅體溶液，將前驅體溶液于85°C下水浴2?4h至凝膠化，再在140°C下干燥形成干凝膠，在250°C烘lh后，自然冷卻，將粉體進行研磨過篩。
[0033](4)將過篩后的干粉直接干壓成形，形成塊狀坯體材料，最后將塊狀坯體材料在 ZnO粉體中700°C進行埋燒lh，之后再在1000°C下燒結lh即獲得多孔BaTi03塊材。所得多孔 BaTi03塊材中為開孔結構，晶粒尺寸約為300nm?600nm，間隙尺寸為150nm?250nm。
【主權項】
1.一種多孔BaTi03塊材的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)將分散劑溶于無水乙醇中得到溶液A;(2)量取1/2的溶液A，將硝酸鋇溶于其中形成溶液B備用;將鈦酸丁酯溶于剩余溶液A中 形成溶液C;(3)將溶液B和溶液C混合，攪拌均勻后形成前驅體溶液，將前驅體溶液于80?85°C下水 浴2?4h至凝膠化，再在140?160 °C下干燥形成干凝膠，在200 °C?250 °C烘lh后，自然冷卻， 進行研磨過篩得到干凝膠粉體；(4)將干凝膠粉體直接干壓成型，形成塊狀坯體材料，最后將塊狀坯體材料進行熱處 理，得到多孔BaTi03塊材。2.根據權利要求1所述多孔BaTi03塊材的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述 分散劑由乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五羧酸、酒石酸、乙二醇和聚乙二醇組成。3.根據權利要求2所述多孔BaTi03塊材的制備方法，其特征在于，所述溶液A中，分散劑 各組份的濃度范圍均為0?1.〇mo 1 /L。4.根據權利要求2所述多孔BaTi03塊材的制備方法，其特征在于，所述硝酸鋇和鈦酸丁 酯的用量滿足Ba與Ti的摩爾比為1:1，且Ba離子與Ti離子之和與檸檬酸的摩爾比為1: (0.6 ?1 ? 1 ) 〇5.根據權利要求1所述多孔BaTi03塊材的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述 熱處理是在ZnO粉體中700°C埋燒lh，之后再在1000?1400°C下燒結1?3h。
【文檔編號】C04B35/624GK105948814SQ201610292835
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】伍媛婷, 栗夢龍, 王秀峰
【申請人】陜西科技大學