一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法技术

本发明专利技术提供一种钛酸锶粉体，以及一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法，该方法主要包括如下步骤：(1)球形偏钛酸的制备；(2)球形掺铌钛酸锶的制备；(3)半导化掺铌钛酸锶；(4)包裹偏钛酸；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶。本发明专利技术采用两步水热合成的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核‑壳结构粉体，实现了最终合成核‑壳结构粉体的球形形貌，同时为晶界层陶瓷电容器制备提供一种高性能粉体。

Method for synthesizing powder of grain boundary layer ceramic capacitor by hydrothermal method

The invention provides a strontium titanate powder, as well as the synthesis of a hydrothermal method of grain boundary layer ceramic capacitor with powder, the method mainly comprises the following steps: (1) spherical metatitanic acid preparation; (2) spherical niobium doped strontium titanate is prepared; (3) semi conductivity doped NB: SrTiO3; (4) package H2TiO3; (5) surface H2TiO3 into strontium titanate. The invention adopts two step hydrothermal synthesis method, preparation of strontium titanate semiconductive insulation coated strontium titanate powder nuclear shell structure, the spherical morphology of the final synthesis of core shell structure powder, at the same time as the boundary layer ceramic capacitor provides a preparation of high performance powder.

【技术实现步骤摘要】
一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法
本专利技术属于介质材料钛酸盐的制备方法领域，具体涉及一种水热法合成晶界层陶瓷电容器用粉体的方法。
技术介绍
晶界层陶瓷电容器是利用陶瓷的晶界效应来控制功能陶瓷结构和性能的陶瓷电容器，其特大的比体积电容是传统陶瓷电容器所不可比拟的，具有重大研究意义和商业生产价值。钛酸锶作为制备晶界层陶瓷电容器的优异电介质材料，其介电常数大(可以达到104数量级)、介电损耗低、耐电压强度高及温度特性好等特点。自20世纪70年代Yamaji等人专利技术了晶界层电容器后，人们对它的研究可以说层出不穷。相对于固相合成，湿化学法可以使前驱体混合更均匀，过程更容易控制，得到的SrTiO3粉体性能更优越。因此湿化学法逐渐成为半导化钛酸锶粉体合成的主流方法。水热法作为湿化学法的一种，具有不需高温烧结即可直接得到结晶粉末,从而避免了研磨及由此带来杂质的优点；同时所得粉末的粒度分布窄,可达几十纳米,且一般具有结晶好、团聚少、纯度高、以及多数情况下形貌可控等特点。陶瓷的半导化是将陶瓷的晶相转变为N型或P型半导体，晶界适当绝缘，是生产半导体陶瓷电容器的关键工序。CN1472169公开了一种应用于高压电容器、晶界层电容器、压敏电阻、热敏电阻和其它电子元器件等的电介质材料水热钛酸锶的制备工艺。它包括：制备纯水，用制备的纯水配制化学计量式所要求的正钛酸凝胶，将经过计量的锶源加入到正钛酸凝胶中去合成钛酸锶悬浊液，洗涤制备的钛酸锶，调整锶、钛的元素摩尔比，干燥制备的钛酸锶，分级、包装。该文献制备钛酸锶粉体的方法为传统的一步水热合成方法。CN94104451.3公开了一种电容器用SrTiO3基晶界层电容器材料的制造方法，该方法采用草酸氧钛锶[SrTiO(C2O4)2·4H2O]经热分解获得严格按化学配比的SrTiO3原料，其SrO∶TiO2mol严格比为1∶1，而这一比值对控制配方组成，进而对晶粒生长，半导化性质及最终介电性能有很大影响，又由于添了Li2CO3助烧结剂，降低了烧结温度400～200℃，晶界绝缘化处理方面，采用了含有CuO的扩散源。然而，该方法是先在烧结成瓷的过程当中来实现晶粒的半导化，然后再次采用扩散源高温条件下气相扩散的方式来实现晶界的绝缘化，其与本专利技术的绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构的制备过程有着本质的不同。本申请采用两步水热合成的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构粉体，实现了最终合成核-壳结构粉体的球形形貌。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种钛酸锶粉体和采用两步水热合成的钛酸锶粉体的办法，制备出绝缘钛酸锶包裹半导化钛酸锶的核-壳结构粉体，实现最终合成核-壳结构粉体的球形形貌。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种钛酸锶粉体为核-壳结构粉体，其中，核-壳结构粉体的表面为绝缘钛酸锶粉体，核-壳结构粉体的核内为半导化掺铌的钛酸锶。优选地，所述绝缘钛酸锶粉体由表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时后，进行离心、清洗、烘干制备得到。优选地，所述钛酸锶粉体由如下方法制备得到：(1)球形偏钛酸的制备；(2)球形掺铌钛酸锶的制备；(3)半导化掺铌钛酸锶；(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。本专利技术还提供了一种水热法合成上述钛酸锶粉体的方法，其包括如下步骤：(1)球形偏钛酸的制备：将钛酸四丁酯在含有10％质量分数的氨水乙醇混合液中水解成无定型的球形偏钛酸，再用它作为钛源合成钛酸锶，得到球形偏钛酸；(2)球形掺铌钛酸锶的制备：A.取上述步骤(1)所得的偏钛酸，与八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，先加入去离子水，再加入配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5～10分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时；B.6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液；C.先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次；D.清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，得到球形掺铌钛酸锶；(3)半导化掺铌钛酸锶:将上述步骤(2)所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到半导化掺铌钛酸锶，所述半导化掺铌钛酸锶为灰色球形颗粒粉末；(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；(6)将上述步骤(5)所制备的粉体重复步骤(2)中的B、C和D，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。优选地，所述球形偏钛酸的直径为1±0.5μm。本专利技术还提供了钛酸锶粉体用于制备半导体晶界层陶瓷电容器的用途。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的方法能够制备出一种包裹均匀、颗粒尺寸相差不大的核-壳结构钛酸锶粉体。2)本专利技术方法制备得到的钛酸锶粉体可以直接制备出介电常数均匀、耐击穿电压高、服役性能好的界层陶瓷电容器。附图说明图1为偏钛酸的SEM图；图2为掺铌钛酸锶的SEM图；图3为偏钛酸包裹半导化掺铌的钛酸锶的SEM图；图4为钛酸锶包裹半导化掺铌的钛酸锶的SEM图；图5为掺铌钛酸锶的XRD图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：实施例1核-壳结构钛酸锶粉体的制备方法包括如下步骤：1)合成偏钛酸。在200ml乙醇中加入质量分数为10％的氨水溶液0.8ml搅拌5分钟，再向其滴加4.4ml钛酸四丁酯，搅拌保持24小时，离心过滤，得到偏钛酸，所得产物形貌如图1所示。2)将上述步骤1所得的产物偏钛酸取0.20g，和0.33g八水合氢氧化锶一起加入到反应釜中，加入20ml去离子水，再加入适量配好的浓度为6×10-3mol/L铌溶液和0.02mol/ml的氢氧化钠溶液，搅拌5分钟封釜放入到180℃温度下水热反应6小时。3)6小时后对溶液进行一次离心，然后去除上层清液。先用出离子水对去除清液后的粉体进行一次清洗，然后再用体积分数为5％稀醋酸溶液对粉体进行清洗6次。清洗后的粉体放入烘箱内60摄氏度保温24小时，即可得到球形掺铌钛酸锶，其形貌见图2所示。4)半导化掺铌钛酸锶:将上述步骤3所得的掺铌钛酸锶粉体在800℃，H2/N2体积比为1:9条件下处理10小时，得到灰色球形半导化颗粒粉末。5)将0.4g半导化掺铌的钛酸锶倒入到反应釜中，先加入0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸锶粉体，其特征在于，所述钛酸锶粉体为核‑壳结构粉体，其中，核‑壳结构粉体的表面为绝缘钛酸锶粉体，核‑壳结构粉体的核内为半导化掺铌的钛酸锶。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锶粉体，其特征在于，所述钛酸锶粉体为核-壳结构粉体，其中，核-壳结构粉体的表面为绝缘钛酸锶粉体，核-壳结构粉体的核内为半导化掺铌的钛酸锶。2.根据权利要求1所述的粉体，其特征在于，所述绝缘钛酸锶粉体由表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时后，进行离心、清洗、烘干制备得到。3.根据权利要求1或2所述的粉体，其特征在于，所述钛酸锶粉体由如下方法制备得到：(1)球形偏钛酸的制备；(2)球形掺铌钛酸锶的制备；(3)半导化掺铌钛酸锶；(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到核壳结构的钛酸锶粉体。4.一种制备权利要求1-3任一项所述钛酸锶粉体的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)球形偏钛酸的制备；(2)球形掺铌钛酸锶的制备；(3)半导化掺铌钛酸锶；(4)包裹偏钛酸：将上述步骤(3)所获得的半导化掺铌的钛酸锶加入去离子水中搅拌5分钟，再加入乙醇和PEG-200，搅拌5～10分钟后滴加钛酸四丁酯，并持续搅拌24小时,得到表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶；(5)表面偏钛酸转换为钛酸锶：将述步骤(4)得的表面包裹偏钛酸的半导化钛酸锶和八水合氢氧化锶加入到反应釜中，再加入80～100ml去离子水，封釜在180℃条件下水热反应6小时；(6)将上述步骤(5)所制备的粉体进行离心、清洗、烘干，即可得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁明建，庄彤，杨俊峰，
申请(专利权)人：广州天极电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44