專利名稱：超細(xì)鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇陶瓷粉末及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子陶瓷粉體材料制備領(lǐng)域，特別涉及用偏鈦酸作原料制 備超細(xì)鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇陶瓷粉末及其制備方法。發(fā)明背景傳統(tǒng)的功能陶瓷粉末的合成方法是采用多種固態(tài)粉料經(jīng)混合煅燒來合 成。煅燒過程中Pbo揮發(fā)嚴(yán)重，而且反應(yīng)后的生成物是一種預(yù)燒塊體，必須經(jīng)過多次機(jī)械 研磨才能成細(xì)粉，該法優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低等，但存在著組分難以混合均勻，能耗高、產(chǎn) 物顆粒大、產(chǎn)品純度低等缺點(diǎn)。因而傳統(tǒng)的陶瓷粉末制備技術(shù)已不能滿足現(xiàn)代材料及器件 的要求。改進(jìn)的方法主要包括溶膠凝膠法、水熱法、草酸鹽共沉淀法等。溶膠凝膠法主要采 用有機(jī)鈦(如鈦酸丁酯等)作為原料，生產(chǎn)成本高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；水熱法往往需要 高溫高壓，生產(chǎn)條件較苛刻，對(duì)設(shè)備要求較嚴(yán)；草酸鹽共沉淀法生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，且此類方法 通常須引入堿作為礦化劑控制TiCl4的水解來制備活性H2Ti03或硝酸氧鈦，此法獲得的產(chǎn) 品的平均粒徑為微米級(jí)，粉體難以達(dá)到亞微米或納米級(jí)，由于這一方法通常使用易揮發(fā)的 TiCl4作鈦源，因而對(duì)人體和環(huán)境都有可能造成一定的傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)原料廉價(jià)、合成工藝簡(jiǎn)單的鈦酸鉛、鈦酸 鉛鋇超細(xì)粉末及其制備方法。以鈦酸鉛來置換鈦酸鋇制備鈦酸鉛鋇陶瓷時(shí)，居里點(diǎn)移向高 溫區(qū)，而且第二相變點(diǎn)移向低溫區(qū)，矯頑場(chǎng)增高，從而能得到性能穩(wěn)定的壓電陶瓷。為了達(dá) 到本發(fā)明的目的，其特殊之處在于采用快速沉淀法在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，主要包括以下步 驟1、配制一定濃度的鉛離子或鉛離子、鋇離子的混合溶液備用。2、在反應(yīng)釜內(nèi)加入與鉛離子或鉛離子、鋇離子混合溶液等摩爾的偏鈦酸，然后加 入過量的堿(如濃氨水)，再加入適量的強(qiáng)氧化劑過氧化氫(雙氧水)，使偏鈦酸完全溶解， 并調(diào)節(jié)溶液的PH值為8 14。3、將上述兩種溶液以摩爾比1 1混合，得到絮凝狀沉淀，充分?jǐn)嚢韬箪o置1 24 小時(shí)，抽濾并洗滌(如采用硝酸鉛、乙酸鉛等鉛鹽可不洗滌)沉淀，再用表面活性劑(如無 水乙醇)浸漬1 2次至完全濕潤，烘干沉淀，在500 1000°C煅燒1 10小時(shí)得到成品。本發(fā)明制備的鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇超細(xì)粉末具有如下結(jié)構(gòu)PbTi03、BaxPb(1_x) Ti03 (0. 5 < x 彡 1)。該過程的可能反應(yīng)方程式如下H2Ti03+2H202+2NH3 — (NH4) Ti (H202) 203(NH4) Ti (H202) 203+Pb2+ — PbTi (H202) 203 I +2NH4+PbTi (H202) 203 — PbTi03 I +2H202 (2H202 — H20 個(gè) +02 個(gè))本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)生產(chǎn)成本低(偏鈦酸是一種廉價(jià)的化 工中間體)；2)反應(yīng)速度快，生產(chǎn)周期短；3)雜質(zhì)少，產(chǎn)率高。
具體實(shí)施例方式用下列非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明實(shí)施方式及效果實(shí)施例1
1)稱取lmol的吐1103(先測(cè)出其中Ti02的質(zhì)量分?jǐn)?shù))置于反應(yīng)釜中，加入過量的 濃氨水(25%，約500ml)，再向反應(yīng)釜內(nèi)緩緩加入適量的30%過氧化氫(雙氧水)溶液(約 500ml)，充分?jǐn)嚢?，邊反?yīng)邊加入稀氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值約為9 ；2)稱取lmol乙酸鉛(Pb (Ac)2 3H20)，加入去離子水，配制成0. 2M的溶液備用；3) 一邊攪拌一邊將Pb2+溶液加入反應(yīng)釜內(nèi)，待反應(yīng)結(jié)束后靜置1 2h，使其沉淀 完全；4)后處理過濾得到沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物2 3次，再用表面活性劑 (無水乙醇)浸漬1 2次至完全濕潤，烘干濾餅，然后在800°C下煅燒lh，得到鈦酸鉛超細(xì) 粉體，其粒徑在50 200nm。實(shí)施例2:1)稱取lmol的吐1103 (先測(cè)出其中Ti02的質(zhì)量分?jǐn)?shù))置于反應(yīng)釜中，加入過量的 濃氨水(25%，約500ml)，再向反應(yīng)釜內(nèi)緩緩加入適量的30%過氧化氫(雙氧水)溶液(約 400ml)，充分?jǐn)嚢瑁叿磻?yīng)邊加入稀氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值約為10 ；2)稱取總量為lmol的乙酸鉛、氯化鋇兩種晶體(0. lmol Pb (Ac)2 3H20、0. 9mol BaCl2 2H20)，加入去離子水，配制成0. 2M的溶液備用；3) 一邊攪拌一邊將Pb2+、Ba2+混合溶液加入反應(yīng)釜內(nèi)，待反應(yīng)結(jié)束后靜置1 2h， 使其沉淀完全；4)后處理過濾得到沉淀物，用去離子水洗滌沉淀物2 3次，再用無水乙醇浸漬 1 2次至完全濕潤，烘干濾餅，然后在600°C下煅燒lh，得到鈦酸鉛鋇(Ba(l.9PbaiTi03)超 細(xì)粉體，其粒徑在30 50nm。


附圖為所制備的鈦酸鉛(PbTi03)超細(xì)粉體的XRD圖譜。
權(quán)利要求
一種制備鈦酸鉛(PbTiO3)、鈦酸鉛鋇(BaxPb(1 x)TiO3(0.5＜x≤1)超細(xì)粉末的方法，其特征在于1)、配制一定濃度的鉛離子或鉛離子、鋇離子的混合溶液備用。2)、在反應(yīng)釜內(nèi)加入與鉛離子或鉛離子、鋇離子混合溶液等摩爾的偏鈦酸，然后加入過量的堿(如濃氨水)，再加入適量的強(qiáng)氧化劑過氧化氫(雙氧水)，使偏鈦酸完全溶解，并調(diào)節(jié)溶液的pH值為8～14。3)、將上述兩種溶液以摩爾比1∶1混合，得到絮凝狀沉淀，充分?jǐn)嚢韬箪o置1～24小時(shí)，抽濾并洗滌沉淀，再用表面活性劑浸漬1～2次至完全濕潤，烘干沉淀，在500～1000℃煅燒1～10小時(shí)得到成品。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于偏鈦酸與強(qiáng)氧化劑過氧化氫(雙氧水)加 入量摩爾比為1 2 20，偏鈦酸與堿加入量摩爾比為1 2 10。
3.按權(quán)利要求1、2所述的方法，其特征在于鉛鹽可選用水溶性的硝酸鉛、乙酸鉛、氯 化鉛等或者它們的混合物；鋇鹽可選用水溶性的硝酸鋇、乙酸鋇、氯化鋇、氫氧化鋇等或者 它們的混合物；表面活性劑可選用無水乙醇、乙二醇、烷基磺酸鈉等或者它們的混合物；加 入的堿可選用濃氨水、氫氧化鈉等，首選濃氨水。
4.按權(quán)利要求1、2、3所述的方法，其特征在于抽濾沉淀時(shí)可不用水洗滌，也可不用表 面活性劑浸漬。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種反應(yīng)原料廉價(jià)、合成工藝簡(jiǎn)單的鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇超細(xì)粉末的制備方法。該方法包括在反應(yīng)釜內(nèi)先加入一定量的偏鈦酸，然后加入過量的堿(如濃氨水)，再加入適量的強(qiáng)氧化劑過氧化氫(雙氧水)，使其完全溶解(并調(diào)節(jié)溶液的pH值為8～14)，然后加入等摩爾的鉛離子或鉛離子、鋇離子的混合溶液，得到絮凝狀沉淀，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)后，抽濾并洗滌沉淀(可用表面活性劑浸漬1～2次)，再烘干沉淀，在700℃煅燒1～10小時(shí)即可得到鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇超細(xì)粉末。本發(fā)明生產(chǎn)成本低、反應(yīng)速度快、純度和產(chǎn)率高，且產(chǎn)品具有晶粒發(fā)育完整、粒度小、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B35/626GK101993242SQ20091004416
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者彭秧錫 申請(qǐng)人:湖南人文科技學(xué)院