溶膠－凝膠法制備鈣銅鈦氧化合物粉體制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種溶膠－凝膠法制備鈣銅鈦氧化合物粉體的方法。將鈦酸四丁酯、硝酸銅、硝酸鈣，按化學計量比ＣａＣｕ３Ｔｉ４Ｏ１２配料，經(jīng)過溶液配制、溶膠生成、凝膠生成、凝膠干燥與熱處理等工序，最終制備成分均一、分散性好和物相純的鈣銅鈦氧化合物粉體。本發(fā)明專利技術方法大大的提高了鈣銅鈦氧化合物的成分均勻性、節(jié)約了生產(chǎn)成本、降低了材料的合成溫度，從而為制備高性能的巨介電材料和壓敏材料提供技術保證。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及溶膠-凝膠法制備鈣銅鈦氧化合物粉體，屬于粉體制備

技術介紹
鈣鈦礦結構的CaCu3Ti4O12具有非常大的介電常數(shù)(ε IO4-IO6)和較低的損 耗(tanS 0.03)，特別是在很寬的溫區(qū)范圍內(100-600K)介電常數(shù)幾乎不變。這些良 好的綜合性能，使其有可能成為在高密度能量存儲、薄膜器件(如MEMS、GB-DRAM)、高介電 電容器以及壓敏電阻等一系列高新
中獲得廣泛的應用。但要制備出性能良好的 CaCu3Ti4O12產(chǎn)品，必須有成分均一的CaCu3Ti4O12粉體。而利用傳統(tǒng)的陶瓷粉體制備方法，很 難獲得性能優(yōu)良的粉體。文獻“楊昌輝，周小莉，徐剛，韓高榮，翁文劍，杜丕一，溶膠凝膠法 制備巨介電常數(shù)材料CaCu3Ti4O12,硅酸鹽學報，2006，34(6) :753_756”采用了溶膠凝膠法制 備了 CaCu3Ti4O12粉體，但是由于其選擇醋酸鈣作為鈣源導致了原料成本的大大增加、選擇 冰乙酸作為催化劑導致工藝過程對人體和環(huán)境損害較大、6 10小時的煅燒時間導致了能 耗增加。因此必須對此方法加以改進，以便節(jié)約成本，節(jié)能降耗。
技術實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術中原料成本高昂、環(huán)境污染過大以及煅燒溫度過高的問題，本 專利技術的目的是提供一種改進溶膠-凝膠法制備(^0!3114012粉體，所制得的粉體成分均一、分 散性好、物相較純。本專利技術方法大大的提高了 CaCu3Ti4O12的成分均勻性、降低了原料的成本 和對環(huán)境的壓力，從而為制備高性能的巨介電材料和壓敏材料提供技術保證。具體步驟為(1)將分析純硝酸鈣和分析純硝酸銅，按摩爾比為1 3配料，溶于乙二醇單甲醚 中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的1 15倍，制得均一溶液；(2)以步驟(1)中加入硝酸鈣的量為基準，將分析純的鈦酸丁酯，以Ca Ti摩爾 比為1 4配料，溶于甲醇或者乙醇中，甲醇或者乙醇體積為鈦酸丁酯體積的1 15倍，制 得均一的溶液；(3)將步驟(1)制得的溶液加入到步驟(2)的溶液中，加入速度為每秒1-5 30 毫升，邊傾入邊攪拌，攪拌速度為30 180轉/分鐘，傾入完畢以后再攪拌0. 1 2小時， 得到均勻的溶膠；(4)往步驟(3)所得的溶膠中滴加去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙 醇體積的0. 2 2. 0倍，滴加的體積為溶膠體積的1 20%，邊滴加邊攪拌，攪拌速度為 20 120轉/分鐘，攪拌時間為0. 2 5小時，得到凝膠；(5)將步驟(4)所得凝膠靜置0. 3-10小時，在500 1100°C溫度下熱處理1 3 小時，得到立方相的CaCu3Ti4O12粉體；步驟(1)、(2)、(3)和(4)在空氣中或者充滿干燥氮氣或者干燥惰性氣體的手套箱 中進行。本專利技術的有益效果是以價格低廉的硝酸鈣替代了價格高昂的醋酸鈣，降低了生 產(chǎn)成本；制備工程中無需使用催化劑，減小了生產(chǎn)工藝對環(huán)境的壓力；煅燒過程中的保溫 時間顯著減少，有效地降低了能耗。本專利技術簡化了溶膠凝膠法制備鈣銅鈦氧化合物粉體的 制備工藝、大大降低了成本以及減少了對環(huán)境的污染，成功的制備了成分均一、分散性好、 物相較純的CaCu3Ti4O12粉體。附圖說明圖1為本專利技術實施例ICaCu3Ti4O12粉體的X射線圖譜。圖2為本專利技術實施例2CaCu3Ti4012體的掃描電鏡圖片。具體實施例方式實施例1 用分析純級的硝酸鈣、硝酸銅按摩爾比為1 3進行稱量配料，溶于乙二醇單甲醚 中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的3倍，制得均一溶液(A溶液)。以上面加入的硝酸鈣 為基準，按Ca Ti摩爾比為1 4用量筒量取相應量的鈦酸四丁酯溶于無水乙醇中，乙醇 體積為鈦酸四丁酯體積的3倍，充分攪拌，使鈦酸四丁酯均勻溶解在無水乙醇中，形成B液。 將A液滴入B液中，加入速度為每秒4毫升，邊滴入邊攪拌，攪拌速度為100轉/分鐘，滴完 A液后，再攪拌0.2個小時，得到溶膠；加入去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙醇 體積的1. 0倍，滴加的體積為溶膠體積的5%，一邊加入一邊攪拌，攪拌速度為40轉/分鐘， 攪拌時間為0. 3小時，得到凝膠。將此凝膠靜置4個小時后在600°C溫度下熱處理2小時， 然后在瑪瑙研缽中研細得到立方相的CaCu3Ti4O12粉體。圖1為本專利技術實施例1鈣銅鈦氧粉 體的X射線圖譜。實施例2:用分析純級的硝酸鈣、硝酸銅按摩爾比為1 3進行稱量配料，溶于乙二醇單甲醚 中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的8倍，制得均一溶液(A溶液)。以上面加入的硝酸鈣為 基準，按Ca Ti摩爾比為1 4用量筒量取相應量的鈦酸四丁酯溶于無水乙醇中，乙醇體 積為鈦酸四丁酯體積的12倍，充分攪拌，使鈦酸四丁酯均勻溶解在無水乙醇中，形成B液。 將A液滴入B液中，加入速度為每秒10毫升，邊滴入邊攪拌，攪拌速度為40轉/分鐘，滴完 A液后，再攪拌0. 5個小時，得到溶膠；加入去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙醇 體積的2. 0倍，滴加的體積為溶膠體積的16%，一邊加入一邊攪拌，攪拌速度為110轉/分 鐘，攪拌時間為1. 1時，得到凝膠。將此凝膠靜置5個小時后在1100°C溫度下熱處理0. 8小 時，然后在瑪瑙研缽中研細得到立方相的CaCu3Ti4O12粉體。圖2為本專利技術實施例2鈣銅鈦 氧粉體的掃描電鏡圖片。實施例3:用分析純級的硝酸鈣、硝酸銅按摩爾比為1 3進行稱量配料，溶于乙二醇單甲醚 中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的12倍，制得均一溶液(A溶液)。以上面加入的硝酸鈣 為基準，按Ca Ti摩爾比為1 4用量筒量取相應量的鈦酸四丁酯溶于無水乙醇中，乙醇 體積為鈦酸四丁酯體積的6倍，充分攪拌，使鈦酸四丁酯均勻溶解在無水乙醇中，形成B液。 將A液滴入B液中，加入速度為每秒25毫升，邊滴入邊攪拌，攪拌速度為160轉/分鐘，滴完A液后，再攪拌1.8個小時，得到溶膠；加入去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙 醇體積的0. 5倍，滴加的體積為溶膠體積的8%，一邊加入一邊攪拌，攪拌速度為60轉/分 鐘，攪拌時間為4. 2小時，得到凝膠。將此凝膠靜置9個小時后在80(TC溫度下熱處理2小 時，然后在瑪瑙研缽中研細得到立方相的CaCu3Ti4O12粉體。權利要求一種鈣銅鈦氧化合物粉體的制備方法，其特征在于具體步驟為(1)將分析純硝酸鈣和分析純硝酸銅，按摩爾比為1∶3配料，溶于乙二醇單甲醚中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的1～15倍，制得均一溶液；(2)以步驟(1)中加入硝酸鈣的量為基準，將分析純的鈦酸丁酯，以Ca∶Ti摩爾比為1∶4配料，溶于甲醇或者乙醇中，甲醇或者乙醇體積為鈦酸丁酯體積的1～15倍，制得均一的溶液；(3)將步驟(1)制得的溶液加入到步驟(2)的溶液中，加入速度為每秒1.5～30毫升，邊傾入邊攪拌，攪拌速度為30～180轉/分鐘，傾入完畢以后再攪拌0.1～2小時，得到均勻的溶膠；(4)往步驟(3)所得的溶膠中滴加去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙醇體積的0.2～2.0倍，滴加的體積為溶膠體積的1～20％，邊滴加邊攪拌，攪拌速度為20～120轉/分鐘，攪拌時間為0.2～5小時，得到凝膠；(5)將步驟(4)所得凝膠靜置0.3 10小時，在500～1100℃溫度下熱處本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種鈣銅鈦氧化合物粉體的制備方法，其特征在于具體步驟為：　?。ǎ保⒎治黾兿跛徕}和分析純硝酸銅，按摩爾比為１∶３配料，溶于乙二醇單甲醚中，乙二醇單甲醚質量為原料質量的１～１５倍，制得均一溶液；　?。ǎ玻┮圆襟E（１）中加入硝酸鈣的量為基準，將分析純的鈦酸丁酯，以Ｃａ∶Ｔｉ摩爾比為１∶４配料，溶于甲醇或者乙醇中，甲醇或者乙醇體積為鈦酸丁酯體積的１～１５倍，制得均一的溶液；　?。ǎ常⒉襟E（１）制得的溶液加入到步驟（２）的溶液中，加入速度為每秒１．５～３０毫升，邊傾入邊攪拌，攪拌速度為３０～１８０轉／分鐘，傾入完畢以后再攪拌０．１～２小時，得到均勻的溶膠；　?。ǎ矗┩襟E（３）所得的溶膠中滴加去離子水稀釋的乙醇，其中去離子水體積為乙醇體積的０．２～２．０倍，滴加的體積為溶膠體積的１～２０％，邊滴加邊攪拌，攪拌速度為２０～１２０轉／分鐘，攪拌時間為０．２～５小時，得到凝膠；　　（５）將步驟（４）所得凝膠靜置０．３－１０小時，在５００～１１００℃溫度下熱處理１～３小時，得到立方相的ＣａＣｕ↓［３］Ｔｉ↓［４］Ｏ↓［１２］粉體；步驟（１）、（２）、（３）和（４）在空氣中或者充滿干燥氮氣或者干燥惰性氣體的手套箱中進行。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉來君，吳枚霞，方亮，胡長征，覃愛苗，
申請(專利權)人：桂林理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：45[中國|廣西]