姜志光 (中国贵州省安顺市镇宁县丁旗镇, Guizhou 6, 561206, CN)
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| 权 利 要 求 书 1、 一种制备钛酸钡的方法， 包括： 1 ) Ba-Ti混合液的制备： 在 TiCl4溶液中加入 BaCl2 · 2H20溶解， 配制成 Ba/Ti摩尔比 1: 1的溶液； 2 ) 合成剂的制备： 在去离子水中加入氨水和碳酸氢铵， 配制成 丽 40H^H4HC03=5: 1的溶液； 3 )钛酸钡的合成： 将 Ba-Ti混合液和合成剂加入反应器中进行合成反应， 得到料浆。 4 )分离： 将步骤 3 )所得浆料压滤分离， 固体热洗， 然后压滤分离， 得到 滤饼； 5 )煅烧： 将步骤 4 )所得滤饼以 590_610 °C煅烧 1小时， 然后以 700-950 °C煅烧 2小时； 6 )粉碎： 将步骤 5 )所得固体利用粉碎机粉碎得到钛酸钡产品。 2、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 1 ) 中 TiCl^液中 [Ti4+] =0. 5-2. 5mol/L。 3、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 1 ) 中 TiCl4溶液中 [Ti4+] =1. 0-2. 0 mol/L。 4、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 1 ) 中 Ba-Ti混合液的 [Ti4+] = [Ba2+] =0. 1-0. 8mol/L。 5、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 1 ) 中 Ba-Ti混合液的 [Ti4+] = [Ba2+] =0. 4-0. 6mol/L。 6、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 2 ) 合成剂中 [CO/—] =0. 2-2. 5mo l/L。 7、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 2 ) 中的合成剂溶液中 [CO/— ] =1. 0-1. 5mol/L。 8、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 3 ) 中 Ba_Ti混合液流量 100_4000L/h, 合成剂流量 100_4000L/h, 合成反应器转 速 100- 700rpm。 9、如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法，其特征在于，所述步骤 3 ) 中的 Ba_Ti混合液流量为 1000-2000L/h; 合成剂流量 500_1500L/h, 合成反 应器转速 300-500rpmo 10、 如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法， 其特征在于， 所述步骤 4) 中还包括将第一次压滤分离后母液用 CaO反应回收丽 40H的步骤。 11、 如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法， 其特征在于， 所述步骤 4) 中热洗操作温度为 90-95°C, 时间为 2小时。 12、 如权利要求 1所述的一种制备钛酸钡的方法， 其特征在于， 所述步骤 5 ) 中的煅烧操作温度经历从室温以 5°C/min的速度升至 590_610°C煅烧 1小 时， 又以 3°C/min的速度升至 700-950°C煅烧 2小时， 最后冷却至室温的过 程。 |
技术领域
本发明涉及一种制备钛酸钡的方法。
背景技术
钛酸钡材料在电子功能陶瓷以及包括汽车动力 电池等领域获得极为广泛 的应用。
制备钛酸钡的方法较多， 高温固相合成的钛酸钡颗粒较大， 分布较宽； 草酸盐共沉淀方法中钡钛摩尔比较难精确控制 ， 煅烧中产生较严重的团聚板 结； 水热合成法单批次量较小， 设备投资极大； 溶胶凝胶法制备钛酸钡性能 优异， 但制备成本极高。
发明内容
本发明提供一种制备钛酸钡的方法， 该方法通过液液合成获得了分布较 窄的亚微米钛酸钡材料，通过 BaC0 3 与 H 4 Ti0 4 形成复合凝胶解决了洗涤过程中 钡钛摩尔比偏析的问题， 并采用 H 4 Ti0 4 形成的无机凝胶在低温煅烧合成的同 时大幅度降低了制备成本。
本发明涉及的主要化学反应为：
TiCl 4 + BaCl 2 + NH 4 0H + NH 4 HC0 3 →BaC0 3 + H 4 Ti0 4 + NH 4 C1
BaC0 3 + H 4 Ti0 4 —^-► BaTi0 3 + H 2 0 + C0 2
丽 4 C1 + Ca0 —→ NH 3 + CaCl 2
本发明所提供的制备钛酸钡的方法，包括如下 步骤：
1 ) Ba-Ti混合液的制备： 在 TiCl 4 溶液中加入 BaCl 2 · 2H 2 0溶解， 配制成 Ba/Ti摩尔比 1: 1的溶液；
2 ) 合成剂的制备： 在去离子水中加入氨水和碳酸氢铵， 配制成 丽 4 0H^H 4 HC0 3 =5: 1的溶液； 3)钛酸钡的合成：将 Ba-Ti混合液和合成剂加入反应器中进行合成反 ， 得到料浆。
4)分离： 将步骤 3)所得浆料压滤分离， 优选地， 利用 CaO与母液中的 丽 4 C1反应回收丽 4 0H, 固体热洗， 然后压滤分离， 母液处理排放， 得到滤饼； 5 )煅烧： 将步骤 4 )所得滤饼以 590_610°C煅烧 1小时， 然后以 700-950
°C煅烧 2小时；
6)粉碎： 将步骤 5 )所得固体利用粉碎机粉碎得到钛酸钡产品。
优选地， 步骤 1 ) 中 TiCl 4 溶液用外购工业级 TiCl 4 加去离子水配制， 其 中 [Ti 4+ ]=0.5-2.5mol/L, 更优选为 [Ti 4+ ]=1.0-2.0 mol/L。
优选地， 步骤 1 ) 中 Ba_Ti 混合液的 [Ti 4+ ] = [Ba 2+ ]=0.1-0.8mol/L, 更优 选为 [Ti 4+ ]=0.4-0.6mol/L。
优选地， 所述步骤 2 ) 合成剂中 [CO/— ]=0.2-2.5mol/L, 更优选为 [CO/— ]=1.0-1.5mol/L。
优选地， 所述步骤 3 ) 中 Ba-Ti 混合液流量 100-4000L/h, 更优选为 1000-2000L/h; 合成剂流量 100_4000L/h, 更优选为 500_1500L/h; 其中， 合 成剂过量率 （体积百分数） 可为 2-15%, 更优选为 5-7%; 合成反应器转速 100-700rpm, 更优选为 300- 500rpm。
优选地，所述步骤 4 )中热洗操作的料水比为 1: 4-1: 7,更优选为 1: 6-1: 7; 温度为 90-95°C; 时间为 2小时。
优选地，所述步骤 5 )中的煅烧操作温度经历从室温以 5 °C /min的速度升 至 590_610°C ^烧 1小时， 又以 3°C/min的速度升至 700_950°C ^烧 2小时， 最后冷却至室温的过程。
本发明通过液液合成获得的亚微米钛酸钡材料 分布较窄， 通过复合凝胶 解决了洗涤过程中钡钛摩尔比偏析的问题， 并采用无机凝胶法在低温煅烧合 成的同时大幅度降低了制备成本， 并获得了球型钛酸钡颗粒。
附图说明
图 1为本发明制备钛酸钡的方法的主要流程图。 具体实施方式
本发明以如下具体实施例阐述如下， 但范围并不限于此。
实施例 1
1 ) Ba-Ti混合液的制备： 用外购的国家一级 TiCl 4 加去离子水配制 TiCl 4 溶液， 其中 [Ti 4+ ]=0.5mol/L, 在其中加入 BaCl 2 · 2H 2 0溶解， 配制成 Ba/Ti摩 尔比 1: 1, [Ti 4+ ]= [Ba 2+ ]=0.10 mol/L的溶液；
2 ) 合成剂的制备： 在去离子水中加入氨水和碳酸氢铵， 配制成 NH 4 0H/NH 4 HC0 3 =5: 1, [C0 3 2 — ]=1.0 mol/L的溶液;
3 )钛酸钡的合成：将 Ba-T i混合液和合成剂加入反应器中进行合成反应 控制 Ba_Ti混合液流量 1000L/h, 合成剂流量 100L/h, 反应器转速 350rpm, 得到料浆。 与母液反应回收丽 4 0H, 固体加热至 90°C, 在洗涤锅内按料水比 1: 7进行热 洗 2小时， 然后压滤分离， 母液处理排放， 得到滤饼；
5 )煅烧： 将滤饼从室温以 5°C/min的速度升至 600°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min的速度升至 780°C煅烧 2小时， 冷却至室温；
6)粉碎： 利用粉碎机粉碎煅烧后产物得到钛酸钡样品 1#。
实施例 2
除下列参数的选取和步骤不同外， 此实施例按照与实施例 1相同的步骤 获得 BaTi0 3 样品 2#。
1 ) TiCl 4 溶液中 [Ti 4+ ]=1. Omol/L, Ba-Ti混合液中 [Ba 2+ ]=0.47mol/L
2 )合成剂中 [CO/— ]=1· 22mol/L
3) Ba-Ti混合液流量为 1500L/h; 合成剂流量为 607L/h; 合成反应器转 速为 500rpm;
4)固体热洗的洗涤料水比为 1: 6,洗涤温度为 90°C,洗涤时间为 2小时；
5)煅烧从室温以 5。 /min速度升至 610°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min速 度升至 800°C煅烧 2小时。 实施例 3
除下列参数的选取不同外， 此实施例按照与实施例 1 相同的步骤获得 BaTi0 3 3#样品。
1 ) TiC 液中 [Ti 4+ ]=2.5mol/L, Ba-Ti混合液中 [Ba 2+ ]=0.8mol/L;
2 )合成剂中 [CO/ ]=1· 5mol/L;
3) Ba-Ti 混合液流量为 2000L/h, 合成剂流量为 1500L/h, 合成反应器 转速为 300rpm;
4) 固体热洗洗涤料水比为 1:4, 洗涤温度 95°C, 洗涤时间为 2小时； 5 )煅烧从室温以 5°C/min速度升至 590°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min速 度升至 950°C煅烧 2小时， 最后冷却至室温。
实施例 4
除下列参数的选取不同外， 此实施例按照与实施例 1 相同的步骤获得 BaTi0 3 4#样品。
1 ) TiCl 4 溶液中 [Ti 4+ ]=1.5mol/L, Ba-Ti混合液中 [Ba 2+ ] =0.4mol/L;
2 )合成剂中 [CO/— ]=2· 5mol/L;
3) Ba-Ti 混合液流量为 4000L/h, 合成剂流量为 4000L/h, 合成反应器 转速为 700rpm;
4) 固体热洗洗涤料水比为 1: 6, 洗涤温度 95°C, 洗涤时间为 2小时； 5 )煅烧从室温以 5°C/min速度升至 600°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min速 度升至 700°C煅烧 2小时， 最后冷却至室温。
实施例 5
除下列参数的选取不同外， 此实施例按照与实施例 1 相同的步骤获得 BaTi0 3 5#样品。
1 ) TiCl 4 溶液中 [Ti 4+ ]=1.8mol/L, Ba-Ti混合液中 [Ba 2+ ] =0.6mol/L;
2 )合成剂中 [CO/— ]=0· 2mol/L;
3) Ba-Ti 混合液流量为 lOOL/h, 合成剂流量为 500L/h, 合成反应器转 速为 lOOrpm;
4) 固体热洗洗涤料水比为 1: 6, 洗涤温度 95°C, 洗涤时间为 2小时；
5 )煅烧从室温以 5°C/min速度升至 600°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min速 度升至 700°C煅烧 2小时， 最后冷却至室温。
实施例 6
除下列参数的选取不同外， 此实施例按照与实施例 1 相同的步骤获得 BaTi0 3 6#样品。
1 ) TiCl 4 溶液中 [Ti 4+ ]=1.5mol/L, Ba-Ti混合液中 [Ba 2+ ]=0.5mol/L;
2 )合成剂中 [CO/ ]=1· 5mol/L;
3) Ba-Ti混合液流量为 1500L/h, 合成剂流量为 525L/h, 合成反应器转 速为 400rpm;
4) 固体热洗洗涤料水比为 1: 6, 洗涤温度 90°C, 洗涤时间为 2小时；
5 )煅烧从室温以 5°C/min速度升至 600°C煅烧 1小时， 又以 3°C/min速 度升至 800°C煅烧 2小时， 最后冷却至室温。
各实施例所得样品各含量的结果如下表：
1# 2# 3# 4# 5# 6#
Ba/Ti比 0.995 0.997 0.998 0.998 0.999
BaTi0 3 (质量百分
99.54 99.70 99.81 99.62 99.74 99.57 含量）
Fe ppm < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10
K ppm < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10
Na ppm < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10
Ca ppm < 100 < 100 < 100 < 10 < 10 < 10
Mg ppm < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10
H 2 0% (质量百分含
< 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1 里）
D50 μηι (粉体颗粒
0.44 0.51 0.87 0.47 0.54 0.42 分布的中位径）
近球
形貌 近球型 近球型 近球型 近球型 近球型 型