钛酸锶陶瓷粉体制备方法的研究

钛酸锶陶瓷粉体制备方法的研究

华东理工大学东方贱人

摘要：钛酸锶具有高的介电常数和折射常数，是重要的铁电体。随着钛酸锶电子陶瓷应用越来越普遍和对其性能要求的不断提高，制备工艺已受到越来越多的关注，成为人们研究的热点之一。本文论述了钛酸锶陶瓷粉体的八种主要制备方法，介绍了各个方法的优缺点，并对其未来的发展趋势进行展望。

关键字：钛酸锶；制备方法；粉体

钛酸锶（SrTiO3)是一种复合氧化物，属于立方钙钛矿型。它是重要的、新兴的电子陶瓷材料，具有高介电常数、低电损耗、高热稳定性[1-5]和折射常数及显著压电性能，是非常重要的铁电体。中国材料网统计对钛酸锶系列纳米电子陶瓷材料进行了统计，钛酸锶粉体制成的陶瓷电容器就占了市场的20%，现在，全国对其需求量不断增加。我国拥有大量的钛矿和锶矿，钛酸锶的生产通常运用的是高温固相反应法，用这种方法能生产出较大颗粒，较高杂质含量的产品，所以我国对进口的高质量的钛酸锶依赖很大。因而对于我国来讲，研究制备高品质的钛酸锶产品有非常重要。这使得钛酸锶粉体的制备成为了当前钛酸锶材料研究领域的热点之一。为此，文章对钛酸锶粉体的制备方法进行了研究和综述。

1 制备方法

钛酸锶粉体的制备方法有：化学共沉淀法、分步沉淀法、固相反应发、化学气相沉积法（CVD）、水热法、溶胶-凝胶法、溅射法、水热电化学法和喷涂热分解法等。

1.1固相合成法（常规）

固相合成法就是将物质按照一定的比例配制成功，然后混合、分散、高温锻烧，就会得到钛酸锶粉体。一般固相合成法所需要的物质是TiO2和SrCO3(或者SrO4[6]）的混合粉末。在过程中为了降低温度，加入烧结助剂LiO2和SiO2，然后去除碳酸盐，最后得到钛酸锶粉体。

虽然高温固相反应法在不断进行改善，但是其中的缺点还是非常多：(1)化学均匀型差就是把原料中的各个组分达到想要的合适的状态；(2)微波合成法的提高是非常明显的，但在反应的过程中温度太高，晶粒的尺寸就会增大；(3)有些不能出现的相可能会生成，就不能得到较高纯度的粉体；(4)之所以会表形成团聚体是因为较差的表面活性；(5)不能完全的进行反应。

1.2化学共沉淀法

共沉淀法就是将沉淀剂加入溶液中，这种溶液中含有教多种的金属阳离子，

之后，这些阳离子将全部沉淀。化学共沉淀法有以下几种方法：碳酸盐共沉淀法、草酸盐共沉淀法、过氧化氢共沉淀法以及氢氧化物共沉淀法。

1.2.1 碳酸盐共沉淀法

方惠会[7]等把四氯化钛跟氯化锶溶液按照固定的比例配制，在碳酸铵溶液中，加入配制的混合溶液，最后调节PH值。几个小时后，将得到的沉淀过滤、洗涤，再干燥，然后研细、煅烧，就可得到钛酸锶粉体。

碳酸盐共沉淀法可以得到化学均匀性和烧结性能比较优良的粉体材料，获得纯度较高，粒径小的产品，碳酸盐共沉淀法的生产费用与草酸(盐)共沉淀法相比较低，对于在工业上的应用也是有利的，然而，它也存在一定的缺点即具有比较高的煅烧温度。

1.2.2草酸盐共沉淀法

在一定的条件下，沉淀剂为以草酸或草酸盐，然后一起沉淀锶和钛，生成锶钛的前驱体[8]。如果按一定的比例将硝酸锶的溶液和钛酸四丁脂混合，然后加入草酸把混合溶液的pH值控制在1. 5-3. 5之间，在一定的温度下，经过一段时间进行反应就能得到SrTiO(C2O4)2?4H2O的沉淀物，再把沉淀物经过分离、洗涤、烘干、煅烧，最后得到钛酸锶粉体。

1.2.3过氧化氢共沉淀法

先配制一定量的稀氨水溶液，再混合氯化锶溶液和四氯化钛溶液，然后再在含有过氧化氢、氨水和氯化铵配成的反应母液中同时滴加稀氨水溶液和混合溶液，在氮气的环境中反应一段时间，会产生黄色的过氧化物沉淀。把得到的沉淀洗涤、烘干过后。再经过煅烧，就能够得到白色的钛酸锶粉体[9]。

1.2.4氢氧化物共沉淀法

按一定比例把四氯化钛和氯化锶配制成水溶液，边搅拌边加入4mol/L的氢氧化钠，在温度为90℃的环境下，反应几个小时，得到样品，然后将其在100℃温度下，干燥10个小时，这样就能够制出钛酸锶粉体。

1.3分步沉淀法

徐明霞[10]等发现：用共沉淀剂为氢氧化物，制备钛酸锶粉体，这个方法简单，但是会影响钛酸锶粉体的纯度。因为Sr2+离子沉淀的pH值和Ti4+离子沉淀的pH值差异比较大，会给整个过程会造成一定的影响。因而沉淀必须分成两个步骤进行，这个方法就叫做分布沉淀法。

把四氯化钛和盐酸溶液放入圆底烧瓶中，边搅拌边加入沉淀剂为氢氧化钠的溶液，把pH值调为7，就能够生成Ti(OH）4?2H2O白色沉淀，将一定量的乙醇加入，使溶液分散开，并进行搅拌，之后加入氯化锶溶液，最后一定要再加入一

些氢氧化钠溶液，并搅拌均匀，反应几个小时，反应过程中温度要保持一定，但是因为增加了碱量，Ti（OH）4?2H2O溶解，使[Ti（OH）6]-配离子生成，并且这个配离子很快与Sr+反应，生成了白色钛酸锶沉淀，沉淀经过洗涤、过滤、烘干，就成为了钛酸锶粉体[11]。

分步法的优点是工艺条件可以得到很好地控制，纯度较高，收率较高的超细粉体就可得到。为了使粉料更好的分散，可以加入一定量的乙醇溶液，就可得到平均粒径为36. 8nm的产品,这种方法过程简单，在工业上容易应用。在低温下，沉淀剂为尿素和氢氧化钠，这时就可获得纯度较高，颗粒细小，单分散性较好的钛酸锶粉体[12]。

1.4水热法

由于压力不同，水热法分为常压水热法和高压水热法。

在水热法中，晶体的生成和生长是在水介质中进行的，需要经过不断溶析，从液相中是可以得到粉体，而且晶粒完整;因为温度较低，粒子的粗化和团聚就会减少，徐存英[13]等加入表面活性剂，达到了防止团聚的效果。由于粉体活性高，钛酸锶电化学性能就因此提高了。但是由于反应时间太长，反应不能彻底进行，设备成本高，可能会造成危险。

1.4.1常压水热法

水解四氯化钛，生成的钛酸是凝胶状，加入氮气几分钟后，把氢氧化锶固体在水中溶解，加热煮沸，过滤碳酸锶杂质后，留下溶液。真空下，溶液用氮气保护，溶液放在含有钛酸的容器中，搅拌并进行加热，一段时间后，将生成物过滤、洗涤、干燥，就会产生白色粉末钛酸锶。

常压水热法的烧结温度低于100℃,粒径在50-500nm之间，粒子为球形，产物的前景很可观。

1.4.2高压水热法

在特制的气密性良好，封闭的容器中，反应体系为水溶液，当温度将要达到临界温度的时候，反应体系会变成高压环境，随后进行无机合成，并进行材料的制备，这种方法叫做高压水热法[14]。

胡嗣强[15]等在高压反应釜中，加入硝酸锶和蒸馏水，并进行电磁搅拌，加入一定量的氢氧化钾，生成物为氢氧化锶。再在氢氧化钾水溶液中加入四氯化钛，并分解，然后加热至沸腾，将产品抽滤，再不断洗涤，然后加入釜中，温度一定的情况下，进行加热，就会得到沉淀。再将得到的沉淀烘干，会得到钛酸锶粉末。物氢氧化锶和水合二氧化钛会在水热介质中溶解，并且形成Sr2+和TiO32-，反应后的产物为难溶钛酸锶。

1.5溶胶-凝胶法

在20世纪60年代，出现了一种工艺，它可以制备玻璃陶瓷等无机材料，这种可以制备纳钛酸锶颗粒的方法叫做溶胶一凝胶法[16]。在钛醇盐与锶盐溶解形成的均相溶胶中，为了得到没有流动性的水溶胶，可以在均相溶胶中加入溶剂、催化剂、鳌合剂等。然后去掉有机物、水、酸根，然后干燥、热处理，纳米的钛酸锶颗粒就会生成。

先将醋酸锶水溶液制成，取相同摩尔得醋酸锶，将它们溶解在异丙醇中，并搅拌，在钛酸四丁醋溶液中加入醋酸锶的水溶液，搅拌几分钟后，静置溶液，至有乳白色的凝胶出现。在红外灯的照射下，烘干，锻烧，纳米级的钛酸锶粉末便可以得到。溶剂、水量和pH值是凝胶的制备的主要因素。

溶胶一凝胶法具有其他制备方法没有的优点：(1）在分子水平上将反应物混合；(2)将部分微量元素均匀的加入，实现掺杂，在制备薄膜的过程中，它十分重要；（3)反应可以在较底的温度下进行；（4)可以得到高纯度的产品。缺点则是：（1)成本比较高且有些原料对人体有害；（2）凝胶化的速度较慢，整个周期延长；（3)容易团聚。

1.6化学气相沉积法（CVD）

相沉积法分为物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)。CVD或等离子体增强化学气相沉积(CPECVD)是直接依靠气体反应或依靠等离子体进行放电使气体反应增强。处在等离子状态下，相互作用的物质微粒温度升高，焓值升高。采用化学气相沉积(CPECVD)法制备钛酸锶粉体是较多的，因为这样可以增强等离子体。2001年，So Baba[17]在低真空的条件下采用电子回旋共振（ECR）方法，使放电过程在沉积反应器中进行并产生等离子体。

1.7溅射法

在直流或高频电场中，惰性气体将会被电离，得到电子，使电子冲击靶材，原子或分子就会被溅射出来，在基板上沉积，之后形成薄膜的方法叫做溅射法。

陶瓷粉体的合成过程就是，原料为氧化锶和钛白粉，经过配料、球磨、烘干、预烧，再加入黏合剂，进行烧结，最后溅射得到薄膜。

溅射法具有衬底温度较低，薄膜的膜层致密性好，结晶能力强，跟基板附着力强等优点。沉积时间长，难以控制结构的均匀性等缺点。

1.8其它方法

以上是最常见的制备方法，除此之外还有水热电化学法，喷涂热分解法，还有醇盐法，乳液法，脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition, PLD)。

2 结语

就目前而言，钛酸锶粉体陶瓷材料在很多方面被充分利用，随着制备方法的改进，从材料的发展角度来看，在以下的研究中，它将具有重要的价值。（1）对

可控方法的研究。目前，能做到工业化生产钛酸锶粉体的方法很少。因此，不仅需要降低成本，而且要解决材料合成时的各种缺点。(2)对钛酸锶粉体材料进行改性研究。由于其结构原因，可以对其进行掺杂，控制粒度，都可以改善它的性能。(3)对应用新途径的研究。钛酸锶材料的应用很多，但还具有不被人们发现的应用价值。因此，我们通过对它进行改性和制备工艺的改进，人们将会发现它的新应用价值。

(指导教师：卢国锋)

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Study on Preparation and application of strontium titanate

ceramic powder

Abstract:The strontium titanate is an important ferroelectric because of its high dielectric constant and refractive index. With the more and more widespread application of strontium titanate electronic ceramics and the improvement of its performance requirements, the preparation technology has received more and more attention and become one of the hot spots in the research. In this paper, the eight main preparation methods of strontium titanate ceramic powder were discussed, the advantages and disadvantages of each method is introduced, and its future development trend is prospected.

Key words: s trontium titanate；preparation method；powder

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钛酸锶粉体合成新方法研究 朱启安1,石荣恺2,黄伯清2,谭仪文3 (11湘潭大学化学学院,湖南湘潭411105;21湘潭大学物理系;31株州冶炼厂中心化验室) 摘要:以四氯化钛和氯化锶为原料、碳酸铵和氨水作沉淀剂化学共沉淀法合成钛酸锶粉体,研究了工艺条件对产品纯度和锶钛比的影响,最佳反应条件为:氯化锶与四氯化钛摩尔比为1.02,碳酸铵与氯化锶摩尔比为1.40,反应温度为室温,反应时间4h,p H=10,煅烧温度900e,煅烧时间4h。所得产品经化学、红外光谱、电镜、X)射线衍射和原子发射光谱分析,分析结果显示:产品纯度高、粒径小、锶钛比合适。 关键词:电子陶瓷;钛酸锶;合成;研究 中图分类号:TQ132.3+3文献标识码:A文章编号:1006-4990(2002)02-0005-03 1实验部分 111仪器与试剂 D90型电动搅拌器;FN101)1型鼓式干燥箱; SRJX)4)9型马弗炉;D/max-3C型X-射线衍射仪;S-570型扫描电镜仪;PE1710型红外光谱仪。 所有试剂均为分析纯。 TiCl4溶液:为抑制TiCl4水解,只能将其溶于3mol/L的盐酸。将TiCl4倒入一定体积的3mol/L 的盐酸中,然后准确移取25100mL TiCl4溶液于锥形瓶中,加5滴双氧水,加水至溶液体积200mL,再加25100mL EDTA标准溶液,加热至近沸,加20mL pH =5~6NH3)NH4Cl缓冲溶液,微沸1min,加10滴二甲酚橙指示剂,用Zn2+标准溶液返滴定,由此可求出TiCl4溶液的准确浓度。 SrCl2溶液:称取一定量的SrCl2#6H2O溶于水后,转入容量瓶中定容,再移取一定体积的SrCl2溶液于烧杯中,加硫酸沉淀锶,并加入60mL乙醇,用重量法测定锶的含量。 (NH4)2CO3溶液:称取9610g(NH4)2CO3溶于水,稀释至200mL,即得1mol/L的溶液。 NH3#H2O:取浓NH3#H2O11514m L,加水稀释至500mL,得到浓度约为3mol/L的溶液。 112实验原理与过程 取一定量的TiCl4和SrCl2溶液混合于分液漏斗中,再取一定量的(NH4)2CO3溶液和NH3#H2O混合于三口烧瓶中,开启搅拌器搅拌,将分液漏斗中的TiCl4和SrCl2混合溶液逐滴加入到三口烧瓶中,并不断用NH3#H2O调节溶液的pH值为10。反应一定时间后,抽滤、洗涤,将沉淀放入坩埚中,干燥、研细后,置于马弗炉内煅烧,即得SrTiO3粉体。 SrCl2+Ti Cl4+(NH4)2CO3+4NH3#H2O SrCO3+Ti(OH)4+6NH4Cl SrCO3+Ti(OH)4 煅烧 SrTiO3+CO2{+2H2O 1.3分析方法 按文献[1]介绍的方法测定Sr TiO3粉体中Sr O 和TiO2的含量。SrO的含量加TiO2的含量即为Sr TiO3的含量,并可求出Sr/Ti(摩尔比)。 2结果与讨论 211SrCl2与TiCl4的摩尔比 固定SrCl2/(NH4)2C O3(摩尔比)为114,反应时间4h,反应温度为室温,pH值为10,煅烧时间4h,煅烧温度880e,考察SrCl2与TiCl4的摩尔配比对产品纯度及Sr/Ti(摩尔比)的影响,实验结果见表1。 表1SrCl2与TiCl4摩尔比对产品纯度和Sr/T i的影响 SrCl2/Ti Cl4SrO/%TiO2/%纯度/%Sr/Ti 0198501814313194112019043 110256124431149913811005 110656166421739913911022 111056176411059718111066 从表1看出,当SrCl2/TiCl4为0198时,由于锶的量不足,钛过剩,因而产品中有过剩的TiO2,纯度较低,Sr/Ti不合要求;随着SrCl2/TiCl4增加,SrO含量增加,TiO2含量降低,当此比值大于1106时,锶过剩,此时产品中有过剩的SrCO3(SrC O3分解温度为1289e);而当此比值为1102时,共沉淀时生成的SrCO3和H4TiO4能完全定量地反应生成Sr TiO3粉体,纯度较高,Sr/Ti合适,故选取SrCl2/TiCl4为1102。 作者简介:朱启安,男,生于1964年,硕士,讲师。5 2002-03,34(2)朱启安钛酸锶粉体合成新方法研究

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钛酸锶钡（BST）材料及其应用 摘要 钛酸锶钡（BST）是一种电子功能陶瓷材料，广泛应用于电子、机械和陶瓷工业。本文对钛酸锶钡材料的组成、结构、性能、制备与应用等方面进行了一个比较全面的总结，重点展示了钛酸锶钡的铁电性、结构性能与掺杂改性，并详细介绍了钛酸锶钡薄膜和块体分别在微波移相器和高储能介电陶瓷中的应用。 1 BST的组成与结构 钛酸锶钡与钛酸锶、钛酸钡在结构方面具有非常高的相似性，这预示着它们之间的性能必然有着很紧密的联系。 1.1 钛酸钡简介 钛酸钡（BaTiO3）是一种强介电材料，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一， ε约2000）、被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。钛酸钡的电容率大（常温下介电常数 r 非线性强（可调性高），但严重依赖于温度和频率。 钛酸钡是一致性熔融化合物（即熔化时所产生的液相与化合物组成相同），其熔点为1618℃，在整个温区范围内，钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、正交、三方，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低[1]。在1460-1618℃结晶出来的钛酸钡属于非铁电的稳定六方晶系6/mmm点群；在1460-130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构，此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，呈现顺电性（无偶极矩产生，无铁电性，也无压电性）；当温度下降到130℃时，钛酸钡发生一级顺电-铁电相变（即居里点T c=130℃），在130-5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm 点群，具有显著的铁电性，其自发极化强度沿c轴[001]方向，晶胞沿着此方向变长；当温度从5℃下降到-90℃温区时，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群（通常采用单斜晶系的参数来描述此正交晶系的单胞，有利于从单胞中看出自发极化的情况），此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿着原立方晶胞的面对角线[011]方向；当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三方晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线[111]方向平行。 1.2 钛酸锶简介 钛酸锶（SrTiO3）具有典型的钙钛矿型结构，熔点2060℃，是一种顺电体，具有低温介电常数高、介电损耗低、热稳定性好等优点，也是一种电子功能陶瓷材料。高质量的钛酸锶粉体用来制造高压电容器、晶界层电容器、压敏电阻、热敏电阻及其它电子元件，具有高性能、高可靠性、体积小等优点[2]。纯的钛酸锶在低温 ε约300），不易发生铁电相变（居里下仍保持较高的介电常数（常温下介电常数 r 点T c=-250℃），但加入Ca、Bi等改性后出现低温弛豫现象。

凝胶固相反应法合成亚微米级钛酸锶钡陶瓷粉体

?电子陶瓷、陶瓷一金属封接与真空开关管用陶瓷管壳应用专辑? 凝胶固相反应法合成亚微米级钛酸锶钡陶瓷粉体 焦春荣，陈大明，仝建峰 （北京航空材料研究院，北京１０００９５） Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆ Ｓｕｂ－ＭｉｃｒｏＢａｏ．６Ｓｒｏ．４Ｔｉ０３Ｃｅｒａｍｉｃ ＰｏｗｄｅｒｓｂｙＧｅｌ－ＳｏｌｉｄＭｅｔｈｏｄ ＪＩＡＯＣｈｕｎ—ｒｏｎｇ，ＣＨＥＮＤａ—ｍｉｎｇ，ＴＯＮＧＪｉａｎ—ｆｅｎｇ （ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｂ—ｍｉｃｒｏＢａｏ６Ｓｒｏ４Ｔｉ０３ｃｅｒａｍｉｃｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｇｅｌ—ｓｏｌｉｄｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕ—ｓｉｎｇＴｉ０２，ＢａＣ０３ａｎｄＳｒＣ０３ｐｏｗｄｅｒｓａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＤＳＣｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｈｅａｔｆｌｏｗａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｅａｃｈｒｅａｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＢａｏ．６Ｓｒｏ．４Ｔｉ０３ｃｅｒａｍｉｃｐｏｗｄｅｒｓｗａｓａｂｏｕｔ８５７℃．ＵｎｉｆｏｒｍｌｙｄｉｓｐｅｒｓｅｄＢａｏ．６Ｓｒｏ．４Ｔｉ０３ｐｏｗｄｅｒｓｏｆ０．５ｐｍｄｉａｍｅｔｅｒｃａｎｂｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ９００。Ｃ～１０００℃．Ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅ—ｓｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒｓｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｈｏｓｅｎｔｏｐｒｅｐａｒｅｆｏｒｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｗｄｅｒｓｏｆｓｍａｌｌｓｉｚｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｅｌ—ｓｏｌｉｄｍｅｔｈｏｄ；Ｂａｏ．６Ｓｒｏ４Ｔｉ０３；Ｃｅｒａｍｉｃ；Ｐｏｗｄｅｒｓ 摘要：以Ｔｉ０：和ＢａＣ０。，ＳｒＣＯ，粉体为原料，采用凝胶同相反应法合成了亚微米级Ｂａ—Ｓｒ。ＴｉＯ。陶瓷粉体。对凝胶固相反应过程进行了ＤＳＣ热分析，并观察和测定了合成粉体的微观形貌、相结构和粒度分布。结果表明：Ｂａ０。Ｓｒｏ。ＴｉＯ。粉体合成温度对应于８５７℃，在９００１０００℃温度范围煅烧均可获得颗粒尺寸约０．５肛ｍ、粒径分布均匀的Ｂａ０。Ｓｒｏ。ＴｉＯ。粉体。试验结果表明，凝胶固相合成Ｂａｏ。Ｓｒ。。ＴｉＯ。的粉体粒径取决于原料粉体尺寸，经高温煅烧后因各组元元素的互扩散导致粉体粒径有所长大，要获得更细的合成粉体应采用更细的粉体原料。 关键词：凝胶固相反应法；钛酸锶钡；陶瓷；粉体 中图分类号：ＴＱｌ７４文献标识码：Ａ文章编号：１００２—８９３５（２００９）０４—００５４—０５ 钛酸锶钡陶瓷材料是一种优良的热敏材料、电容器材料和铁电压电材料［１＿３］，应用领域非常广泛。它的诸多优异的介电性能使得该材料系统在无铅电容器、微波传输、信号处理和测量等领域中的应用具有很大优势和潜力［４－ｓ］，而高性能的钛酸锶钡粉体是制备钛酸锶钡陶瓷的重要条件。凝胶固相反应法是传统的固相反应制粉工艺与陶瓷注凝成型工艺（Ｇｅｌｃａｓｔｉｎｇ）相结合而产生的一种新型粉体制备技术【７－１０｜。该工艺保证了原料成分在颗粒尺度的均匀混合，并解决了传统固相反应法各组元原料需靠压块达到紧密接触的目的；与化学共沉淀等液相法相比，则具有操作简单、效率高、成本低、原料来源广团至Ｑ盟二些泛、普适性强、环境污染小等诸多优点。本文采用凝胶固相反应法制备出颗粒细小、分散均匀、结晶完好的亚微米级ＢａⅢＳｒ。．。ＴｉＯ。陶瓷粉体，并对粉体合成过程和相关问题进行了分析研究。 １试验方法 １．１粉体的合成工艺 凝胶固相反应法制备Ｂａ。Ｓｒ…Ｔｉ０。粉体的工艺流程如图ｌ所示。详细过程如下：使用ＢａＣ０。，ＳｒＣ０３，Ｔｉ０２为原料，按ＢａＯ：ＳｒＯ：Ｔｉ０２为０．６：０．４：１．０的摩尔比，加入去离子水和少量聚丙烯酸铵分散剂，混合配制成固含量约５０％（体积比）的水

钛酸锶陶瓷粉体制备方法的研究

钛酸锶陶瓷粉体制备方法的研究 华东理工大学东方贱人 摘要：钛酸锶具有高的介电常数和折射常数，是重要的铁电体。随着钛酸锶电子陶瓷应用越来越普遍和对其性能要求的不断提高，制备工艺已受到越来越多的关注，成为人们研究的热点之一。本文论述了钛酸锶陶瓷粉体的八种主要制备方法，介绍了各个方法的优缺点，并对其未来的发展趋势进行展望。 关键字：钛酸锶；制备方法；粉体 钛酸锶（SrTiO3)是一种复合氧化物，属于立方钙钛矿型。它是重要的、新兴的电子陶瓷材料，具有高介电常数、低电损耗、高热稳定性[1-5]和折射常数及显著压电性能，是非常重要的铁电体。中国材料网统计对钛酸锶系列纳米电子陶瓷材料进行了统计，钛酸锶粉体制成的陶瓷电容器就占了市场的20%，现在，全国对其需求量不断增加。我国拥有大量的钛矿和锶矿，钛酸锶的生产通常运用的是高温固相反应法，用这种方法能生产出较大颗粒，较高杂质含量的产品，所以我国对进口的高质量的钛酸锶依赖很大。因而对于我国来讲，研究制备高品质的钛酸锶产品有非常重要。这使得钛酸锶粉体的制备成为了当前钛酸锶材料研究领域的热点之一。为此，文章对钛酸锶粉体的制备方法进行了研究和综述。 1 制备方法 钛酸锶粉体的制备方法有：化学共沉淀法、分步沉淀法、固相反应发、化学气相沉积法（CVD）、水热法、溶胶-凝胶法、溅射法、水热电化学法和喷涂热分解法等。 1.1固相合成法（常规） 固相合成法就是将物质按照一定的比例配制成功，然后混合、分散、高温锻烧，就会得到钛酸锶粉体。一般固相合成法所需要的物质是TiO2和SrCO3(或者SrO4[6]）的混合粉末。在过程中为了降低温度，加入烧结助剂LiO2和SiO2，然后去除碳酸盐，最后得到钛酸锶粉体。 虽然高温固相反应法在不断进行改善，但是其中的缺点还是非常多：(1)化学均匀型差就是把原料中的各个组分达到想要的合适的状态；(2)微波合成法的提高是非常明显的，但在反应的过程中温度太高，晶粒的尺寸就会增大；(3)有些不能出现的相可能会生成，就不能得到较高纯度的粉体；(4)之所以会表形成团聚体是因为较差的表面活性；(5)不能完全的进行反应。 1.2化学共沉淀法 共沉淀法就是将沉淀剂加入溶液中，这种溶液中含有教多种的金属阳离子，

钛酸锶

钛酸锶合成方法进展 学生姓名：李茂 学生学号： 201111101027 院（系）：材料工程学院 年级专业：2011级材料科学与工程1班二〇一四年十二月

1 引言 无论在金属材料，还是在有机、无机非金属材料中，添加适量锶及其化合物都可改变其某些性能甚至使其具有特殊功能，故有“金属味精”之称。在锶资源中，钛酸锶(SrTiO3)就是其中一种重要的化合物。钛酸锶具有超导性、半导性、气敏性、热敏性及光敏性，界电损耗低、色散频率高，另外还有高介电常数、低电损耗等优点。与钙材料相比，具有更好的温度稳定性和高耐压强度，因此是电子工业中应用较广的一种电子陶瓷材料，可用于制造晶界层电容器、PTC热敏电阻、高压电容器、氧敏元件、电容-压敏复合功能元件；在存储器中用它替代SiO2可使存储量提高30倍以上；另外制成氧敏元件用于控制汽车稀薄燃烧的氧传感器，引起有关人员的广泛重视。本文就近年来国内外学者对钛酸锶的制备方法研究作一较详细的综述。 2 钛酸锶的制备方法研究进展 目前钛酸锶的制备方法主要有：溶胶-凝胶法、化学沉淀法、高温固相法、微波法、等离子体法以及水热法。 2. 1 溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是一种制备SrTiO3薄膜的方法。一般以钛盐与锶盐为原料，以有机化合物为螯合物，在有机溶剂中制备均质的溶胶；凝胶经干燥后，于低温(900℃以下)焙烧数小时，便可制得钛酸锶粉末。徐明霞等以TiC14.SrCl2.6H2O为原料，采用溶胶-凝胶工艺(简称ISG工艺)合成了纳米SrTiO3陶瓷粉料。研究表明，由于柠檬酸等络合作用，溶胶稳定，凝胶分布均匀，在SrO_TiO2复合氧化物凝胶向结晶相的转变过程中，无中间相的简单氧化物生成，经处理后，前驱体SrO_TiO2可直接生成单一的立方SrTiO3相。在800℃煅烧0.5h的SrTiO3粉末结晶度好，粒径小于15nm。该工艺简单，在工业生产上有重要的应用前景。 钛酸锶有半导化的钛酸锶和绝缘的钛酸锶，绝缘的钛酸锶报道较多，而半导化的钛酸锶薄膜报道很少。赵苏串等采用溶胶-凝胶法，用醋酸锶、钛酸丁酯、乙醇铌做为前驱体，制备了均匀致密的掺铌钛酸锶多晶体薄膜。该薄膜表面平整无裂纹，元素分布均匀，晶粒尺寸小，结晶温度高，半导化性能良好。 2. 2 化学沉淀法 化学沉淀法是选用一种试剂作螯合剂，在一定条件下使锶和钛共同沉淀，生成锶钛前驱体；沉淀物经过滤、洗涤、干燥后，置于马弗炉中，在高温下煅烧若干小时，即得到高纯超细钛酸锶粉体。方惠会等是将净化过的偏钛酸打浆成悬浊液后，加入一定量的碳酸铵溶液，搅拌均匀，再加入一定量的氯化锶溶液，反应若干小时制得锶钛前驱体沉淀物的。最后制得的钛酸锶粉体粒径分布均匀，形貌

【CN109734434A】一种基于3D打印技术的极小曲面结构磷酸三钙钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910155907.8 (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 北京工业大学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园100号 (72)发明人 曾勇　杨天浩　 (74)专利代理机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 11203 代理人 刘萍 (51)Int.Cl. C04B 35/447(2006.01) C04B 35/622(2006.01) B28B 1/00(2006.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 70/00(2015.01) A61L 27/42(2006.01) A61L 27/50(2006.01)A61L 27/56(2006.01) (54)发明名称一种基于3D打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法(57)摘要一种3D打印具有极小曲面结构的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷的制备方法，属于3D打印技术及生物陶瓷领域。DLP(数字光固化)3D打印技术具有成型速度快，打印模型精度高，成本低廉等优势。本发明组合物主要为：35-70vol％的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷粉体，30-65vol％的光敏树脂预混液。本发明使用Rhino软件设计并优化极小曲面模型，将模型导入Q3DP软件进行切片并导出扫描数据，按照一定的比例配制浆料并进行球磨，将浆料导入到BESK打印机树脂槽中开始打印，打印完成后的坯体再放入中号炉中进行脱脂和烧结，最终得到结构稳定、力学性能优异，具有压电性能、生物相容性的磷酸三钙/钛酸锶钡 复合陶瓷。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109734434 A 2019.05.10 C N 109734434 A