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上海矽諾國際貿易有限公司 2020-04-22 點擊6842次
目前BaTiO3 的制備方法可分為固相法和液相法(濕化學法)。固相法制備的粉體粒度大、粒度分布不均、純度低、摻雜元素不均勻、性能不穩定, 難以用該法制備納米BaTiO3 粉體;液相法制備納米粉體, 具有無需苛刻的物理條件、易中試放大、產品組分含量可精確控制、可實現分子/原子尺度水平的混合等特點。制得的粉體粒度小、形貌規整且粒度分布窄, 為防止產生團聚, 需采取一定的后處理 。
目前鈦酸鋇的制備工藝主要有5種,分別是固相合成法、草酸鹽共沉淀法、直接沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法等，與其他方法相比，使用水熱法制備的鈦酸鋇粉體具備質優價廉的優勢，其晶粒發育完整、粒度小、分布均勻，且生產成本較低，但相應的技術壁壘亦較高，目前全球僅國瓷材料和日本堺化學兩家廠商具備該生產工藝的產業化能力，可進行鈦酸鋇粉體的批量化生產。
制備方法 | 工藝內容 | 優點 | 缺點 |
固相合成法 | 典型的工藝是將等量碳酸鋇和二氧化鈦混合，在高溫下進行煅燒，反應式為BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ | 工藝簡單、設備可靠、生產成本低、技術成熟 | 顆粒較大；化學成本不均勻；團聚現象嚴重；粉體純度低；原料成本較高；一般只用于制作技術性能較低的產品 |
直接沉淀法 | 在金屬鹽溶液中加入適當的沉淀劑，控制適當的條件使沉淀劑與金屬離子反應生成沉淀的鈦酸鋇粉體 | 工藝簡單、反應條件溫和、原料成本低、易控制、粉體粒徑小、活性高 | 粒度分布寬、化學組成不易控制 |
草酸鹽共沉淀法 | 在金屬鹽溶液中加入適當的沉淀劑，控制反應條件得到前驅體草酸氧鈦鋇沉淀。該沉淀物經陳化、過濾、洗滌、干燥和煅燒，得到鈦酸鋇粉體 | 產品純度高、粒度小 | 其中的洗滌工藝較復雜，成本較高、鈦和鋇元素的摩爾比難以控制，相應的技術壁壘較高 |
溶膠-凝膠法 | 將金屬醇鹽或無機鹽為原料，經水解、縮合，是溶液形成溶膠，再使溶膠凝膠化，經干燥和熱處理得到鈦酸鋇粉體 | 化學均勻性好、純度高、粒度小、化學活性強 | 條件不易控制、粉體易團聚；原料成本較高、溶劑量較大，難以實現生產工藝的工業化批量生產 |
水熱法 | 將鋇源溶液與一定形式的鈦源混合，轉入合釜中，在一定溫度及壓力下形成鈦酸鋇粉體 | 晶體發育完整，粒度分布均勻，顆粒之間少團聚，顆度可控；原料較便宜，生產成本低；可免去煅燒工序避免了其中晶粒團聚和容易混入雜質的問題 | 溫度和壓力等反應條件苛刻、技術水平要求較高、產業化困難較大 |
納米BaTiO3 粉體的制備研究近年來一直是納米科技領域的一個研究熱點, 各種制備技術得到了很大發展。但其制備研究仍有許多問題需要探索和研究, 其中主要的問題有以下幾點。
(1)對合成納米鈦酸鋇顆粒的過程機理缺乏深入的研究, 對控制微粒的形狀、分布、粒度、性能等技術以及各性能鏈之間的關系的研究還很不夠。
(2)對納米鈦酸鋇顆粒合成裝置缺乏工程研究, 尤其是高產率、高產量、高質量且低成本的工業化設備有待進一步的研究和改進。
(3)對現有納米鈦酸鋇制備技術中具體工藝條件的研究還很不夠, 已取得的成果僅停留在實驗室和小規模生產階段, 對生產規模擴大時將涉及到的問題, 目前的研究很少。
(4)納米鈦酸鋇實用化技術的研究不夠系統和深入, 對鈦酸鋇的性能測試和表征手段急需改進。基于其優異的物理性能, 隨著制備方法的改進和研究手段的拓寬和深入, 以及材料科學、物理學、化學等基礎學科和化學工程等方面研究的密切配合和協作, 納米鈦酸鋇必將在電子工業和陶瓷工業有著十分廣闊和誘人的發展前景。