【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机材料，具体涉及一种钛酸钡的水热合成方法。
技术介绍
1、钛酸钡是一种典型的钙钛矿型结构晶体，在1460 ℃以下，钛酸钡晶体为典型钙钛矿abo3型，在1460 ℃以上，钛酸钡晶体为六方晶型。钛酸钡具有较高的介电常数、较低的介电损耗、较大的电阻率和优异的耐压强度等特性，是多层片式陶瓷电容器的重要原材料。而多层片式陶瓷电容器要求高纯度的钛酸钡，同时要求其粒径、形貌。
2、钛酸钡合成方法包括固相合成法、草酸盐共沉淀法、醇盐水解法、水热合成法。仅将等量碳酸钡和二氧化钛混合进行热处理的方法是固相合成法，这一方法操作简单，但是由于陶瓷粉体的特性，高温下固相间扩散所得batio3粉末粒径较大，已达微米级，需要进一步操作。而且高温处理能耗较高，粉末组分不均、容易团聚，所得产物纯度不足，难以应用于多层片式陶瓷电容器。草酸盐共沉淀法是取钛盐、钡盐溶解于草酸，经过一系列处理得到batio3粉体，但是这一过程容易引入杂质，煅烧温度较低会导致产物发生掺杂，难以控制ba/ti原子比，还会导致颗粒团聚。而醇盐水解法用含钛、钡的醇盐水解、热处理制备batio3，产物纯度高、分散性好、粒径小，但是其原料成本高，且原料易潮解、不易保存。水热合成法是在密封高压釜中，以水为溶剂混合钛盐、钡盐，这一方法能够在较低的温度下获得较高活性的batio3粉体，粉末组分均匀、分散性好、粒径较小且均匀，但是这一方法需要较高的压力，还要避免ti-oh凝聚、ba缺位等问题。
技术实现思路
1、基于上述内容，为解
2、本专利技术的主要目的包括但不仅限于：
3、一、提高材料的均匀性、致密性；
4、二、减小产物粒径；
5、三、提高产物纯度；
6、四、使得钛酸钡具有良好的电性能和催化能力。
7、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
8、一种钛酸钡的水热合成方法，
9、所述方法包括：
10、1）将金属卤化物滴加至冷的酸液中，加入碱液调节ph值得到沉淀，洗涤沉淀，将沉淀与无机过氧化物溶液混合均匀，经过回流、冷却得到溶液1；
11、2）向溶液1中加入矿化剂、无机碱，经过水热处理、洗涤、干燥得到粉体a；
12、3）向粉体a中加入酸液混合均匀，经过抽滤、洗涤、烘干得到粉体b，加入钡盐水溶液进行水热处理，经过洗涤、干燥，得到钛酸钡。
13、作为优选，
14、步骤1）所述金属卤化物为四氯化钛；
15、步骤1）所述酸液为hcl溶液，其浓度为0.5～1 mol/l，其温度为0～5 ℃，其用量为2～2.5 ml/ml金属卤化物。
16、作为优选，
17、步骤1）所述碱液为氨水，其浓度为1～2 mol/l，调节ph值至7～7.5。
18、作为优选，
19、步骤1）所述无机过氧化物溶液为双氧水溶液，其用量为2～2.5 ml/g沉淀；
20、步骤1）所述回流是于80～90 ℃下，恒温10～12 h。
21、作为优选，
22、步骤2）所述矿化剂为氢氧化钾，其用量为2.8～3.5 g/ml金属卤化物；
23、步骤2）所述无机碱为氢氧化锂，其用量为6.7～8.3 g/ml金属卤化物。
24、作为优选，
25、步骤2）所述水热处理是于240～260 ℃下，恒温5～7 h。
26、作为优选，
27、步骤3）所述酸液为hcl溶液，其浓度为0.5～1 mol/l，其用量为50～60 ml/g粉体a。
28、作为优选，
29、步骤3）所述钡盐水溶液为饱和氢氧化钡溶液，其用量为3.5～3.8 ml/g粉体b。
30、作为优选，
31、步骤3）所述水热处理是于160～180 ℃下，恒温12～24 h。
32、本领域直接通过tio2微粒、钡盐水溶液制备钛酸钡，由于tio2表面有很多极性羟基，所以直接投入tio2微粒会导致微粒表面吸附大量的极性基团，造成颗粒的团聚。而在本专利技术技术方案中，以ticl4为钛源制备tio2。在酸性环境中，ticl4稳定地低温水解，本专利技术加入氨水得到沉淀物，通过洗涤除去nh4+、cl=。本专利技术向沉淀物中加入了双氧水，除o22-之外，溶液中含有大量ooh-、oh-、h2o，足量的双氧水能够确保反应物完全转化为过氧钛酸，过氧钛酸及其多聚体分子会在水热环境下发生分解，小体积的oh-进攻络合物离子中心ti4+，导致分子链断开，使得ti4+离子浓度进一步增加。进一步地，当ti4+离子达到过饱和时水解离子相互作用，形成水合ti4+离子生长基元，从而形成tio2。同时，本专利技术通过进一步添加酸液也能得到tio2，由于氢离子对羟基基团有吸引力，使得ti-oh键键能减弱，容易脱去羟基基团，从而形成tio2。但是相较于酸液，双氧水促进无定型tio2向锐钛矿结晶转化的效果更好，得到了结晶度更高、晶型更加完整的tio2。
33、在矿化剂的作用下，tio2与oh-结合，本专利技术通过水热处理得到含k、li的钛酸化合物粉体a，ti4+开始形成钙钛矿八面体的晶体结构，得到的颗粒表面较光滑、规整有序。而如果简单地添加tio2与氢氧化钡水溶液并水热处理，一方面溶液量过大会导致反应物受热不均，另一方面需要控制钛盐、钡盐水分散液的浓度，过高浓度的ba2+离子在水热初期会下降得更快，导致制备得到的钛酸钡粒径快速增长，出现严重的团聚现象，从而影响产物性能。本专利技术先制备出晶体发育良好的h2tio3，进一步地，本专利技术通过原位拓扑结构转化得到需要的结构，以h+、h3o+离子交换取代k+、li+，进一步通过水热处理调控材料的形貌、组成以及均匀性。
34、随着水热温度的上升，钛酸钡结晶度上升，颗粒尺寸有增长，表征可以发现颗粒为单个晶粒，有清晰的晶格条纹，且没有明显的元素偏聚的现象，表明钛酸钡有良好的均匀性。若反应温度过低，钛酸钡颗粒大小不均匀，存在未结晶的部分，由于晶粒数量少、结晶不充分，导致颗粒表面具有极高的活性，从而造成了团聚现象。在较低的温度下，晶胞向一边延长，呈四方晶型，结构变化可能带来电学性能的下降。而过高的水热处理温度导致ti-o键易断开，原子重新排列成金红石相，从而导致二氧化钛晶型结构的比例难以控制，造成k+离子、li+离子插层的不均匀。最终，钛酸钡颗粒产生孔洞并逐渐增大，容易发生破碎，晶体结构不稳定，影响了材料性能。
35、本专利技术的有益效果如下：
36、（1）本专利技术所制备的钛酸钡均匀、致密、晶型完整，晶体发育良好，呈现立方相的晶体结构，没有其他杂相；
37、（2）本专利技术所制备的钛酸钡粒径小、分散性高；
38、（3）本专利技术所制备的钛酸钡纯度高，具有电学性能和催化性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐海波，胡澜，杜攀飞，
申请(专利权)人：杭州兴容科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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