RU2552456C2 - СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 - Google Patents
СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552456C2 RU2552456C2 RU2013143072/05A RU2013143072A RU2552456C2 RU 2552456 C2 RU2552456 C2 RU 2552456C2 RU 2013143072/05 A RU2013143072/05 A RU 2013143072/05A RU 2013143072 A RU2013143072 A RU 2013143072A RU 2552456 C2 RU2552456 C2 RU 2552456C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powders
- tio
- hours
- solid solution
- synthesis
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 4
- 229910010252 TiO3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 abstract 1
- LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L strontium carbonate Chemical compound [Sr+2].[O-]C([O-])=O LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910015801 BaSrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical group [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- -1 titanium cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении пигментов для белых красок и покрытий, в том числе для терморегулирующих покрытий. Для получения порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 порошки карбоната бария BaCO3, карбоната стронция SrCO3 и диоксида титана TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей. Затем полученную смесь прогревают. Прогрев смеси порошков осуществляют в последовательном режиме: 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С. Изобретение позволяет исключить операции высокотемпературного прогрева, прессования и размола при получении порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3, повысить выход продукта. 1 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области химии получения материалов, применяемых в различных отраслях техники. Предложен способ синтеза твердых растворов в порошкообразном состоянии, в котором рассчитывают концентрацию, смешивают и прогревают исходные порошки сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора. Способ может быть использован для получения порошков с высоким выходом основной фазы. Изобретение позволяет осуществить синтез твердых растворов в порошкообразном состоянии в оптимальных условиях.
Синтез порошков в отличие от синтеза керамик имеет два отличительных признака, затрудняющих получение высокого выхода основной фазы. Для уменьшения расстояния между зернами смесей порошков при синтезе керамических соединений осуществляют горячее прессование. Одновременное влияние температуры и высокого давления приводит к механическому сближению зерен порошков и диффузии их атомов. Температура синтеза для получения керамик титаната бария с частично замещенными катионами, например, соединения BaSrTiO3 или BaTiZrO3, составляет порядка 1340-1400°С [1, 2]. Оба фактора способствуют достижению высокого выхода основной фазы керамик.
При синтезе порошков такая технология неприемлема, так как в итоге получается керамическое соединение. Полученную керамику принципиально можно раздробить, размолоть для получения порошков того же соединения. Но такой способ требует больших затрат энергии и большого числа технологических операций. Кроме того, получаемые порошки обладают существенным недостатком - наличием большого числа дислокаций, кластеров и точечных дефектов, образованных механических воздействием при раздроблении и размоле. Это понижает их стойкость к действию ультрафиолетового излучения солнца и заряженных частиц при использовании в качестве пигментов для красок и покрытий.
В предлагаемом изобретении для получения порошков твердых растворов исключаются операции высокотемпературного прогрева до 1340-1400°C, прессования и размола керамики. Увеличение выхода основной фазы достигается применением технологии двойного последовательного прогрева. Выход основной фазы достигает 99 мас.% от теоретического. При этом существенно уменьшается температура прогрева T1, T2<1340-1400°C, время прогрева (t1, t2≤2 час, t1+t2≤4 час) и исключаются операции прессования, раздробления и размола порошков, т.е. сокращаются энергетические и людские затраты, что приводит к снижению себестоимости получения порошков. В описанных ниже примерах 1-4 приводятся данные рентгенофазового анализа результатов синтеза порошков соединений Ba(1-x)SrxTiO3 из смесей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2, полученных при различной концентрации.
Наиболее примечательной областью применения такого способа является получение порошков для изготовления покрытий различного назначения, в частности, для интеллектуальных покрытий на основе титанатов бария с частично замешенными катионами бария или титана, обладающими фазовыми переходами в зависимости излучательной способности от температуры и способностью регулировать температуру объектов, на которые они нанесены, и излучаемые тепловые потоки при изменении внешних условий температуры окружающего пространства, действия излучений и др.
Известен способ высокотемпературного синтеза порошков Ва(1-x)SrxTiO3, в котором смешивали необходимое количество весовых частей ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей в течение 2 час при температуре 800÷1250°C до получения твердого раствора [3]. При х=0,2 концентрация тетрагональной (Ст) и кубической (Ск) фаз соединения BaTi1-xSixO3 повышается с увеличением температуры прогрева. Максимальное суммарное значение обеих фаз составляет 63,5 мас.% (см. Таблица).
| Таблица | |||||||||
| Зависимость концентрации тетрагональной (Ст) и кубической (Ск) фаз соединения BaTi0.8Sr0.2O3 от температуры прогрева смесей порошков BaCO3+SrCO3+TiO2. | |||||||||
| T, °C | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1200 | 1250 |
| Ст | 44,8 | 29,3 | 34,6 | 38,2 | 49,9 | 41,1 | 45,6 | 49,4 | 61,4 |
| СТ+Ск | 44,8 | 29,3 | 48,0 | 48,0 | 63,5 | 57,3 | 45,6 | 49,4 | 61,4 |
Таким образом, повышение температуры синтеза от 800°С до 1250°С не приводит к существенным изменениям в образовании фазы Ba0,8.Sr0,2TiO3. Суммарная концентрация тетрагональной и кубической фаз увеличивается от 44,8 до 61,4 мас.% при повышении температуры прогрева от 800 до 1250°С.
Указанный выше способ выбираем за прототип.
Техническим результатом изобретения является увеличение процентного содержания твердого раствора Ba(1-x)SrxTiO3 в виде порошков. Для достижения указанного результата прогрев исходной смеси порошков осуществляют последовательно в двух режимах: сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С (2 часа при 800°С, затем 2 часа при 1200°С). В отличие от прототипа процентное содержание твердого раствора Ba(1-x)SrxTiO3 существенно увеличивается.
Рассмотрим изобретение на конкретных примерах.
Пример 1. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,05) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ba0.95Sr0.05TiO3.
Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ba0.95Sr0.05TiO3
Пример 2. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,1) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.9Sr0.1TiO3.
Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ва0.9Sr0.1TiO3
Пример 3. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,15) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков BaCO3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.85Sr0.15TiO3.
Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 99% соединения Ва0.85Sr0.15TiO3
Пример 4. Пигмент Ba(1-x)SrxTiO3 (х=0,2) получали смешиванием необходимого количества весовых частей порошков ВаСО3, SrCO3 и TiO2 с дальнейшим прогревом смесей сначала 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С до получения твердого раствора Ва0.80Sr0.2TiO3.
Результаты рентгенофазового анализа показывают, что при таком режиме прогрева образуется 98,5 мас.% соединения Ва0.8Sr0.2TiO3.
Таким образом, экспериментальные исследования показывают, что использования технологии последовательного прогрева в режиме 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С смесей порошков BaCO3+SrCO3+TiO2 при всех значениях концентрации замещающего элемента стронция от 5 до 20 мас.% содержание твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 в порошкообразном состоянии достигает 98,5÷99 мас.%. Эти величины существенно превышают выход основной фазы порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3 при одинарном прогреве в диапазоне температур от 800 до 1250°С.
Использованные источники
1. Сабури О. Полупроводники на основе титаната бария. - М.: «Энергоиздат». 1982. 301 с.
2. Seung Y.S., Bout S.K., Se H.O., Duck K.C. Hleclronical properties of (Ba, Sr)TiO3 on (Sr, Ca)RuO3 electrode // J. Mater. Sci., 1999. V.34. P.6115-6119.
3. Михайлов М.М., Соколовский А.Н. Влияние температуры синтеза на концентрацию и спектры диффузного отражения образующихся соединений Ba1-xSrxTiO3. Физика и химия обработки материалов. 2008, №4, с.18-25.
Claims (1)
- Способ синтеза порошков твердых растворов Ba(1-x)SrxTiO3, заключающийся в том, что порошки BaCO3, SrCO3 и TiO2 смешивают в необходимом количестве весовых частей, а затем прогревают полученную смесь, отличающийся тем, что прогрев смеси порошков осуществляют в последовательном режиме: 2 часа при 800°С, затем, после остывания, 2 часа при 1200°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143072/05A RU2552456C2 (ru) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143072/05A RU2552456C2 (ru) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013143072A RU2013143072A (ru) | 2015-04-10 |
| RU2552456C2 true RU2552456C2 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=53282240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013143072/05A RU2552456C2 (ru) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552456C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681188C1 (ru) * | 2017-09-26 | 2019-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения люминофора на основе титаната кальция |
| RU2691328C1 (ru) * | 2018-04-20 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Пигмент для терморегулирующих покрытий космических аппаратов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120289178B (zh) * | 2025-04-11 | 2025-10-31 | 固态超容技术(广州)有限公司 | 一种钛酸钡高压陶瓷材料及其固相烧结制备方法与应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1602254A1 (ru) * | 1988-10-10 | 1992-06-30 | Предприятие П/Я Г-4816 | Способ изготовлени позисторов на основе титаната бари |
| RU2373154C2 (ru) * | 2004-09-14 | 2009-11-20 | Тронокс Пигментс Гмбх | Высокодисперсные щелочноземельные титанаты и способы их получения с использованием частиц окиси титана |
| CN101921106A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-12-22 | 上海大学 | (Ba，Sr)TiO3纳米/微米/纳米层状结构陶瓷的制备方法 |
-
2013
- 2013-09-23 RU RU2013143072/05A patent/RU2552456C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1602254A1 (ru) * | 1988-10-10 | 1992-06-30 | Предприятие П/Я Г-4816 | Способ изготовлени позисторов на основе титаната бари |
| RU2373154C2 (ru) * | 2004-09-14 | 2009-11-20 | Тронокс Пигментс Гмбх | Высокодисперсные щелочноземельные титанаты и способы их получения с использованием частиц окиси титана |
| CN101921106A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-12-22 | 上海大学 | (Ba，Sr)TiO3纳米/微米/纳米层状结构陶瓷的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SEUNG Y.S. et al., Hleclronical properties of (Ba,Sr)TiO 3 on (Sr,Ca)RuO 3 electrode, Journal of Materials Scitnce, 1999, v. 34, pp. 6115-6119 * |
| МИХАЙЛОВ М.М., СОКОЛОВСКИЙ А.Н., Влияние температуры синтеза на концентрацию и спектры диффузного отражения образующихся соединений Ba 1-x Sr x TiO 3 , Физика и химия обработки материалов. 2008, N 4, с.18-25. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681188C1 (ru) * | 2017-09-26 | 2019-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения люминофора на основе титаната кальция |
| RU2691328C1 (ru) * | 2018-04-20 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Пигмент для терморегулирующих покрытий космических аппаратов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013143072A (ru) | 2015-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hao et al. | Synthesis of (Bi0. 5Na0. 5) TiO3 nanocrystalline powders by stearic acid gel method | |
| Liou et al. | Stoichiometric Pb (Mg1/3Nb2/3) O3 perovskite ceramics produced by reaction-sintering process | |
| Orrego et al. | Photoluminescence behavior on Sr2+ modified CaCu3Ti4O12 based ceramics | |
| Supriya et al. | Analysis of single and binary phases in cerium doped sodium bismuth titanate-Na0. 5Bi0. 5TiO3 materials | |
| KR101295161B1 (ko) | 복합 산화물 분말의 제조방법 | |
| RU2552456C2 (ru) | СПОСОБ СИНТЕЗА ПОРОШКОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BaSrTiO3 | |
| Kamkum et al. | Application of chicken eggshell waste as a starting material for synthesizing calcium niobate (Ca4Nb2O9) powder | |
| Mondego et al. | Blue and red light photoluminescence emission at room temperature from CaTiO3 decorated with α-Ag2WO4 | |
| Chandradass et al. | Mixture of fuels approach for the solution combustion synthesis of LaAlO3 nanopowders | |
| Mane et al. | Hybrid microwave sintering and shifting of Tc in lead-free ferroelectric composition x (Ba0. 7Ca0. 3TiO3)-(1-x)(BaZr0. 2Ti0. 8O3) | |
| Wang et al. | Synthesis and characterization of monodispersed spherical ZnO nanocrystals in an aqueous solution | |
| Sangeetha et al. | Comparative study of photoluminescence of single and mixed phase zrtio4 prepared by solution combustion and polymeric precursor method | |
| Singh et al. | Dielectric and optical study of the M-phase LNT (Li-Nb-Ti-O) solid solutions | |
| Mandal | Rietveld refinement on XRD and TEM study of nanocrystalline PbZr0: 5Ti0: 5O3 ceramics prepared with a soft chemistry route | |
| Liou | Effect of heating rate on properties of Pb (Fe1/2Nb1/2) O3 ceramics produced by simplified wolframite route | |
| Bhatt et al. | Synthesis of nano crystalline spatulae of lead zirconate titanate (PbZr0. 52Ti0. 48O3) | |
| Phatungthane et al. | Observation of very high dielectric constant in Sr (Fe1− xAlx) 0.5 Nb0. 5O3 ceramics prepared by molten salt technique | |
| Bucur et al. | Synthesis and characterization of BaTi1− xSnxO3–0.5 mol% GeO2 | |
| Necira et al. | Synthesis of PZT powder by conventional method at various conditions | |
| Marković et al. | Structural and dielectric properties of BaTi1-xSnxO3 ceramics | |
| Phatungthane et al. | Preparation and dielectric properties of (Sr1− xCax) Fe0. 5Nb0. 5O3;(x= 0.0, 0.1, 0.2) ceramics | |
| RU2012085C1 (ru) | Способ изготовления сегнетокерамического материала для конденсаторов | |
| Lemrini et al. | Study of the structural, optical and dielectric properties of the Ba 0.95 Sm 0.034 Ti (1− x) Zr x O 3 solid solution | |
| Khamman et al. | Effect of calcination conditions on phase formation and particle size of lead nickel niobate powders synthesized by using Ni4Nb2O9 precursor | |
| Kytae et al. | Phase transition and electrical properties of Ba0. 8Sr0. 2TiO3: Comparison of different preparation techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160924 |