钛酸钡

钛酸钡

来源：世界化工网（https://www.docsj.com/doc/893984495.html,）

钛酸钡不仅是重要的精细化工产品,而且已成为电子工业中不可缺少的主要原料之一.在BaO-TiO2体系中genuine不同的钡钛比,除有BaTiO3外,还有Ba2TiO4,BaTi2O5,BaTi3O7及BaTi4O9等几种化合物,其中BaTiO3使用价值较大,化学命名为偏钛酸钡,又称钛酸钡.

一、物理化学性质

钛酸钡为浅灰色结晶，熔点约为1625℃，比重为6．0，溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸，不溶于热的稀硝酸、水及碱。具有五种结晶变型：六方晶型、立方晶型、四方品型、正方晶型、三方晶型。室温下以正方晶型稳定，所以最常见的是正方晶型。有毒：介电常数很高。当BaTiO2受到高电流电场作用时，在居里点120 ℃以下会产生持续的极化效应。极化的钛酸钡有两个重要的性质：铁电性和压电性。

二、用途

钛酸钡是继酒石酸钾钠的复盐系统和磷酸钙系统的强电体之后最新发现的第三种强电体。因为它是一种既不溶于水又耐热性很好的新型强电体，所以有很大的实用价值，尤其在半导体技术和绝缘技术上显得更为重要。例如．其晶体有高介电常数和热变参数，广泛用作体积小、容量大的微型电容器和温度补偿元件。它有稳定的电性能．可用于制造非线性元件、介电放大器和电子汁算机记忆元件(存贮器)等。它还具有机、电转换的压电性能．可作为电唱机唱头、地下水探测

装置和超声波发生器等器械的部件材料。另外，它还可用来制造静电变压器、变额器、热敏电阻、光敏电阻及薄膜电子技术元件等。随着电子工业的发展．钛酸钡的用途必将会更加广泛。

三、制备方法

钛酸钡自从于1887年有意大利Piccinni首次用氟氧化钛酸钡灼烧得到以来，相继有许多国家的科技人员研究陈宫多种制备方法，目前工业行生产BaTiO3的主要方法是固相法和化学共沉淀法，其次是有机法和水热法正在研究开发中。

1.固相法

固相法师将等物质的量的钡化合物（如BaCO3）和钛化合物（如TiO2）

混合，研磨后，在如干个压力下挤压成型，然后与1200℃进行煅烧，煅

烧物再粉碎，湿磨，压滤，干燥，研磨，即得钛酸钡粉体成品。

该工艺的流程稍长一些，通常固相法具有工艺、设备简单，原料易得的优点。所用的钡原料主要是碳酸钡，也有用草酸钡、氧化钡或

柠檬酸钡等；钛原料一般是二氧化钛。

原料BaCO3和TiO2的化学成分、纯度、晶型、粒径等是至关重要的因素。BaCO3要注意分析碱金屑氧化物及SrO的含量。如K+ ,Na + 多，则导致BaTiO3瓷烧结时粘壁和难以半导体化;SrO多则烧结困难，但能提高介电常数。氯化法生产的TiO2可除去Nb2O5。，而硫酸法生产的TiO2，要使Nb2O5含量低于0．2％是很困难的，而Nb2O5的存在不利于半导体化。

影响固相法产品质量和能耗的其他重要因素分述如下：

（1）原料颗粒大小的影响在固相反应中，所用粉末较径越大，所需反应时间越长，温度越高。即使粉末很细，若混合不好，备组分之

间结成块状，也会出现与使用大额粒粉末相同的现象。一般情况

TiO2粒径越大，反应速度越僵，正钛酸钡副产物越多。若用氯化

法所得了TiO2粉末时，在O2和CO2气氛中，反应可在低干1000℃下完成、得到精细的BaTiO3粉末，颗粒小于0．15μm，反应活

性明显地增加。当颗粒大小基本一样，而聚集状态不同时，如用

高度分散的TiO2，BaTiO3是唯一的产物；而用聚集的TiO2，，

则生成Ba2TiO4，BaTi4O9副产物。通过球磨破坏大的TiO2：

集体，可以减少副产物的量。延长球磨时间，产品质量基本上一

致，同细TiO2情况一样。BaTiO3的颗粒大小可由原料TiO2颗

粒大小来控制，而与BaCO3颗粒大小无关。

（2）研磨状态的影响研磨可以加快生成BaTiO3的反应速度，并可降低反应温度。等物质的量混合研磨，可使颗粒明显的减小，在混

合研磨20h后，BaCO3与TIO2在715℃便开始反应并达到高峰，。

若分别研磨欲达到平均粒径10-3 ——10 -4 mm TiO2和平均长

度10-3 mm针状BaCO3是比较困难的，在真空下混合研磨48h，

500℃便开始反应，生成BaTiO3,800℃反应完成，而不研磨750℃

才开始反应，1100℃终止。

（3）原料TiO2结晶类型的影响在BaCO3和TiO2反应中，TiO2在BaO表面的扩散速度是控制步骤，金红石型TiO2活化能是

4.14X105 J/mol，锐钛型TiO2的活化能为2.43 X105 J/mol。因

此推荐用锐钛型TiO2制BaTiO3。

（4）添加剂的影响据报道用LiF作添加剂的试验：BaCO3和TiO2的混合物没有加入LiF时，BaCO3>600℃开始分解，并伴

有BaTiO3生成，加了LiF后，BaCO3按两步分解，第一步在

400~500℃开始，同时程程氟化钡锂和氟化钡，经第一步分解后，

500~600℃生成少量的BaTiO3，大于700℃反应迅速进行。

2.化学共沉淀法

化学共沉淀法是将等物质的量的可镕性钡、钛化合物混合，在一定的酸碱度条件下加入沉淀刑，使钡、铁化合物产生共沉淀，分离出沉淀物，干燥、锻烧后即得产品。化学共沉淀法与固相法相比，前者两组分分散的比较好，反应更容易进行，特别是在两组分结构相似，溶解度、沉淀时的pH值近似时，更能够很好地混合。另外，共沉淀法的反应温度明显的比固相法低。当物质的量比为1：1时，共沉淀法不会生成如BoTiO4等其他产物。作为化学共沉淀法的沉淀剂可以是碳酸盐，如(NH4)2CO3：，

NH4HCO3也可以是草酸盐或含过氧化氢的碱溶液。下面用草酸作沉淀剂为例说明之。

用草酸作沉淀别是60年代以来研究得比较多的一种方法。该法一般是将可溶性钡盐、钛盐与草酸一起反应生成草酸氧钛钡沉淀，煅烧沉淀物得到钛醋钡。目前，我国已有用此法生产钛酸钡的工厂。首先将BaCO3与HCl反应生成BaCl水溶液。将TiCl4用精制水配成水溶液，然后将TiCl4的水溶液和氯化钡的水溶液按等物质的量混合，再与2倍物质的量的草酸溶液反应。工艺流程示意如图6—5。

（1）草酸氧钛钡的合成制取草酸氧钮钡的过程中，四氯化铁水溶液制备的成功与否是能否得到高纯度钻酸钡的关键。最重要的

是在四氯化铁水溶液制备过程中如何避免钛的遇水分解。四氯化

钛遇水会发生下列反应：

制备丁Ti-Ba溶液时，温度高低也会影响四氯化欲继续水解，因此要对温度加以控制。Ti-Ba溶液混合后加入草酸水溶液使四

氮化试和草酸溶液生成铁的络合物，然后与氯化钡反应生成草酸

织钞钡沉淀，化学反应方程式如下：

反应中还会发生下列反应：

Ba 2+ +H2C2O4 =====BaC2O4↓+2HCl

另外，虽在四氯化钛水溶液制备中尽量避免四硫化钛的水解，但总不能完全避免，少量四氯化钛的水解、则有少量二氧化钛的

析出导致氯化钡过量，也会件有下列副反应：

BaCl2+H2C2O4====BaC2O4↓+2HCl

通过上述过程获得的草酸氧钛钡沉淀，经高温分解，即可得到理想配比的钛酸钡。

（2）草酸氧钛钡的热分解草酸氧钛钡的分解按如下过程进行：

继续锻烧，上述副反应生成的碳酸钡和四氯化铁水溶液制备中的副反应产物二氧化钛生成钛酸钡、一氧化碳和碳，后二者氧化成二氧化碳而逸出，反应式如下：

由此可见，草酸沉淀法虽然在制备过程中存在少量副反应，但仍可得到高纯度钛酸钡。尽管如此，严格控制制备条件仍是保证产品质量的关键，绝不可忽视。

此外，为确保钛酸钡平均粒径不致增大，控制煅烧的最高温度是很必要的。一般认为草酸氧钛钡的煅烧温度控制在900℃为宜，最高不得超过950℃煅烧温度对粒径的影响见表6—5

此法制得的钛酸钡，由于处于分子级细度，要比固相法合成的钦酸钡反应活性强得多。不仅可以提高材料的电气物理性能指标，而且还可以大大降低成型温度。应用于电子工业可以节电、省时、降低能耗。

3.有机法

有机法有分为不同的方法，如醇钛和醇钡燃烧法，醇钛和醇钡水解法，异丙醇呗和戊醇钛同时水解法以及异丙醇钡和异丙醇钛同时水解法。

醇钛和醇钡燃烧法是将化学计量的醇钛和醇钡混合物溶于有机溶剂中，然后将混合物与助燃气体(如氧气和空气) 一起涌进雾化器，点火燃烧，所产生的热量将醇钛和醇钡分解。游离的钡离子和钛离子直接反应生成很细的、均匀的钛钡单晶，醇钛和醇钡中挥发的那部分被挠掉。颗粒大小可由原料液的浓度控制，晶型可由燃烧温度控制。

醇钛、醇钡水解过程包括：

①有机溶剂中溶解的化学式为Bo（OR）2和Ti(OR)4的比合物，R

最好是1—6个碳原子的烷基；

②搅拌得到的溶液并进行回流；

③把去离子的蒸馏水在搅拌的同时加到上述溶液中，此时从溶液中

沉淀出BaTiO3；

④分离BaTiO3沉淀并进行干燥，即得成品。

有机法的优点是可以制得颖粒在0.01一0.2μm纯度为99．98％的产品。

4.水热法

水热法师一项新的探讨方法，一般是将Ba（OH）2·8H2O和TiO2在一定压力和温度下进行液相反应而制得。反应中的压力温度以及反应时间各国研究情况很不相同。压力区间从0.5MPa到49MPa，温度从150一450℃，反应时间少者1h，多者70h。由于Ba(OH)2·8H2O在70℃时脱去结晶水，所以不得要加水，而在加热条件下Ba(OH)2即能充分溶于自身的水中．反应速度随温度和Ba(OH)2浓度增加而加快。

水热法与团相法相比优点是：合成温度低，因而反应器材比较容易选择．从经济观点看也较为合理。

钛酸钡制法汇总

电子陶瓷材料纳米钛酸钡制备工艺的研究进展 1 前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料，被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构，用于制 粉体粒度、形造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO 3 貌的研究一直是国内外关注的焦点。 钛酸钡粉体制备方法有很多，如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展，本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法，并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法，典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合，在1 500℃温度下反应24h，反应式为：BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单，设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质，故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米)，必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大，化学成分不均匀，影响烧结陶瓷的性能，团聚现象严重，较难得到纯BaTiO3晶相，粉体纯度低，原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法 在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂，控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中，加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。该法工艺简单，在常压下进行，不需高温，反应条件温和，易控制，原料成本低，但容易引入BaCO3、TiO2等杂质，且粒度分布宽，需进行后处理。 2.2.2 草酸盐共沉淀法 将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合，在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中，同时加入表面活性剂，不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。该沉淀物经陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧，可得到化学计量的烧结良好的BaTiO3微粒： TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl， BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。 该法工艺简单，但容易带人杂质，产品纯度偏低，粒度目前只能达到100nm 左右，前驱体BTO煅烧温度较低，产物易掺杂，难控制前驱体BTO中Ba/Ti的物质的量比；微粒团聚较严重，反应过程中需要不断调节体系pH值。尽管有不同的改进方法，但仍难于实现工业化生产。 2．2．3 柠檬酸盐法 柠檬酸盐法是制备优质BaTiO3微粉的方法之—。由于柠檬酸的络合作用，可以形成稳定的柠檬酸钡钛溶液，从而使得Ba/Ti的物质的量比等于1，化学均匀性高。同时由于取消了球磨工艺，BaTiO3粉体的纯度得到提高。实验中采用喷雾干燥法对柠檬酸钡钛溶液进行脱水处理，制得BaTiO3的前驱体，再在一定温度下处理即可获得BaTiO3粉体。但煅烧得到的BaTiO3粉体易团聚，成本高，难于实现工业化。

MLCC用纳米钛酸钡项目可行性研究报告

MLCC用纳米钛酸钡项目可行性研究报告 中咨国联出品

目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (18) 2.1项目提出背景 (18) 2.2本次建设项目发起缘由 (20) 2.3项目建设必要性分析 (20) 2.3.1促进我国MLCC用纳米钛酸钡产业快速发展的需要 (21) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23) 2.4项目可行性分析 (24) 2.4.1政策可行性 (24) 2.4.2市场可行性 (24) 2.4.3技术可行性 (24) 2.4.4管理可行性 (25) 2.4.5财务可行性 (25) 2.5MLCC用纳米钛酸钡项目发展概况 (25) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26) 2.5.2试验试制工作情况 (26) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)

钛酸钡的性质 制备方法 以及用途

1钛酸钡晶体有这样的特性 当它受压力而改变形状的时候，会产生电流，一通电又会改变形状。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。 电子陶瓷用钛酸钡粉体超细粉体技术是当今高科技材料领域方兴未艾的新兴产业之一。由于其具有的高科技含量，粉体细化后产生的材料功能的特异性，使之成为新技术革命的基础产业。钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料，高纯超细钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造，其中的多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻器件与我们的日常生活密切相关，如PTC热敏电阻在冰箱启动器、彩电消磁器、程控电话机、节能灯、加热器等领域有着广泛的应用；MLC多层陶瓷电容在大规模集成电路方面应用广泛。 2钛酸钡的性质 钛酸钡（BaTiO3）单晶具有优异的光折变性能，具有高的自泵浦相位共轭反射率和二波混频（光放大）效率，在光信息存储方面有巨大的潜在应用前景；同时它也是重要的衬底基片材料。 钛酸钡具有强铁电、压电和介电等特性，是一种非常重要的电子陶瓷

材料，广泛应用于制造各种电子元器件，如高容量电容器、独石电容器、热敏元件、压敏元件和其它敏感元件等领域。目前，在中国钛酸钡年需求在2000吨以上，且正以20%的年增长速度发展，主要依赖进口，或采用固相合成法生产的钛酸钡，前者成本高，后者性能差、能耗大。该院稀有冶金材料研究所采用液化学共沉淀法生产的钛酸钡粉料，具有高纯超细及质量稳定等特点。 高纯电子级钛酸钡是重要的电子元器件原料使用符合要求的高纯原料，按特定的反应顺序，先以四氯化钛和草酸络合形成草酸氧钛阴离子，再与氯化钡进行沉淀反应，然后通过洗涤和控制钡钛比的后处理过程，煅烧后得到高纯电子级的钛酸钡粉体。钛酸钡在直流电场的作用下，在居里点120℃以下会产生持续的极度化效应，极化的钛酸钡具有铁电性能和压电性能。 美国咸斯康星大学研究人员设计出一种复合材料。该材料由钛酸钡晶体与基质锡构成，据说这种材料比金刚石还硬。实验表明，将钛酸钡颗粒植入锡中，所得材料的硬度接近于金刚石的10倍。 研究人员发现，当锡中嵌入钛酸钡颗粒时，相变受到抑制，从而使能量得以贮存。情况有些类似于水在零度时相变成冰，钛酸钡的相变也受温度影响，因此这种材料在温度10度范围内可显示出特高的硬度。但温度范围仅限于40～65℃之间。这比常温要高，研究人员正在努力降低这一温度区间。 地球上蕴藏着极为丰富的钛资源，在构成地球的元素中，钛的丰度占第九位。钛传统的最重要的工业制品是：二氧化钛颜料（俗称钛

制备纳米钛酸钡粉体.

化学共沉淀法 ——制备纳米钛酸钡粉体 目录 (1) 成绩考评表 (2) 中文摘要 (3) 英文摘要 (4) 1前言 (5) 1 .1制备方法介绍 (6) 1.2所制备的材料介绍 (9) 1.3本实验主要研究内容 (12) 2.实验实施阶段 2.1方案介绍 (13) 2.2方案具体实施 (15) 3实验结果分析与讨论 (17) 参考文献 (22)

综合实验感想 (23) 3Ba TiO 纳米粉体的制备 摘要 以4TiCl 为钛源，2BaCl 为钡源，采用草酸共沉淀法制备batio3粉体， 研究了前驱体的煅烧温度对产物的影响，实验结果表明当煅烧温度控制在800度以上时，可制的纯度高结晶好的batio3超细粉体。 关键词：钛酸钡，草酸共沉淀，前驱体，温度

English abstract Thought of 4TiCl for titanium source 2BaCl for barium source, using oxalate coprecipitation preparation of batio3 powders, studied the precursor of the influence of calcining temperature on the product, the experimental results show that when the calcination temperature control over 800 degrees, can be made of high purity crystal good batio3 ultrafine powders. Key words: barium titanate, oxalate coprecipitation, precursor , temperature

钛酸钡的制备工艺以及制备方法

1 前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料，被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构，用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO3粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点。钛酸钡粉体制备方法有很多，如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展，本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法，并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法，典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合，在1 500℃温度下反应24h，反应式为：BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单，设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质，故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米)，必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大，化学成分不均匀，影响烧结陶瓷的性能，团聚现象严重，较难得到纯BaTiO3晶相，粉体纯度低，原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂，控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中，加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。该法工艺简单，在常压下进行，不需高温，反应条件温和，易控制，原料成本低，但容易引入BaCO3、TiO2等杂质，且粒度分布宽，需进行后处理。 2.2.2 草酸盐共沉淀法将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合，在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中，同时加入表面活性剂，不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀 BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。该沉淀物经陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧，可得到化学计量的烧结良好的BaTiO3微粒： TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl， BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。 该法工艺简单，但容易带人杂质，产品纯度偏低，粒度目前只能达到100nm左右，前驱体BTO煅烧温度较低，产物易掺杂，难控制前驱体BTO中Ba/Ti的物质的量比；微粒团聚较严重，反应过程中需要不断调节体系pH值。尽管有不同的改进方法，但仍难于实现工业化生产。 2.2.3 柠檬酸盐法柠檬酸盐法是制备优质BaTiO3微粉的方法之—。由于柠檬酸的络合作用，可以形成稳定的柠檬酸钡钛溶液，从而使得Ba/Ti的物质的量比等于1，化学均匀性高。同时由于取消了球磨工艺，BaTiO3粉体的纯度得到提高。实验中采用喷雾干燥法对柠檬酸钡钛溶液进行脱水处理，制得BaTiO3的前驱体，再在一定温度下处理即可获得BaTiO3粉体。但煅烧得到的BaTiO3粉体易团聚，成本高，难于实现工业化。

纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性能和介电性能的温度依赖性

硅酸盐学报 · 432 ·2013年 DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.04.02 纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性能和介电性能的温度依赖性 刘佳1，杨仁波1，邓湘云1,2，谭忠文1，李德军1，王晓慧3，李龙土3 (1. 天津师范大学物理与电子信息学院，天津 300387；2. 热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室，硅锆钛 资源综合开发与利用海南省重点实验室，海南大学材料与化工学院，海口 570228；3. 清华大学材料 科学与工程系，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084) 摘要：研究50nm BaTiO3陶瓷的铁电性能、介电性能的温度依赖性，其介温谱和介电损耗谱具有明显的弥散相变特征，当频率为1kHz时计算得到弥散指数γ为1.60。不同温度下的介电常数–电场强度(ε–E)曲线显示，介电异常发生在110～120℃的温度范围内，110℃时的介电可调性为20.2%，介电损耗小于0.02。压电位移曲线计算得到50nm BaTiO3陶瓷的压电系数d33为45pm/V。 关键词：纳米晶钛酸钡陶瓷；铁电性；弥散相变；压电系数 中图分类号：TN305 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)04–0432–05 网络出版时间：2013–03–02 9:39 网络出版地址：https://www.docsj.com/doc/893984495.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20130302.0939.001.html Temperature Dependence on the Dielectric and Ferroelectric Properties of Nanocrystalline BaTiO3 Ceramics LIU Jia1，YANG Renbo1，DENG Xiangyun1,2，TAN Zhongwen1，LI Dejun1，WANG Xiaohui3，LI Longtu3 (1. College of Physics and Electronic Information, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China; 2. Key Lab of Advanced Materials of Tropical Island Resources, Ministry of Education, Hainan Provincial Key Laboratory of Research on Utilization of Si–Zr–Ti Resources, Materials and Chemical Engineering Institute, Hainan University, Haikou 570228, China; 3. Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: The temperature dependence on the dielectric and ferroelectric properties of dense BaTiO3 ceramic with the nanocrystalli-nes of 50nm was investigated. The relationship between the dielectric constant and loss tangent with respect to temperature effect was analyzed, and a significant diffuse phase transition was observed. The dispersion parameter was calculated to be 1.60 at 1kHz. The dielectric constant–electric field (ε–E) loops at different temperatures showed that the permittivity anomalies occurred in a tempera-ture range of 110–120. The dielectric constant tunability was 20.2% at 110 ℃, and the dielectric loss tangent was < ℃0.02. Moreover, the positive piezoelectric coefficient d33 of 45pm/V was determined from the slope of the loops. Key words: nanocrystalline barium titanate ceramic; ferroelectricity; diffuse phase transition; piezoelectric coefficient 1 Introduction Barium titanate (BaTiO3) with a perovskite structure has been widely used as a ferroelectric material for mul-tilayer ceramics capacitors, embedded capacitance in printed circuit boards, thermal imaging, actuators, piezo-electric transducers and ferroelectric memories, due to its high dielectric constant and low losses.[1–2] Some studies revealed that the grain size of BaTiO3 has an effect on the dielectric properties.[3–4] It is thus important to investigate the properties of BaTiO3 with respect to the effect of the grain size in order to find the possible limit of ferroelec-tricity and elucidate the dielectric property of the ferro-electrics components as well. Recently, Zhao, et al.[5] synthesized BaTiO3 ceramic with the grain size in the range from 50 to 1200nm by a spark plasma sintering 收稿日期：2012–06–08。修订日期：2012–07–20。 基金项目：国家“863”计划(2012AA03A610)；国家“973”计划(2002- CB613301)；国家自然科学基金(50872093)资助项目。 第一作者：刘佳(1987—)，女，硕士研究生。 通信作者：邓湘云(1964—)，女，博士，教授。Received date:2012–06–08. Revised date: 2012–07–20. First author: LIU Jia (1987–), female, Master candidate. E-mail: liujia0066@https://www.docsj.com/doc/893984495.html, Correspondent author: DENG Xiangyun (1964–), female, Ph.D., Professor. E-mail: xiangyundtj@https://www.docsj.com/doc/893984495.html, 第41卷第4期2013年4月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 41，No. 4 April，2013

钛酸钡粉体制备

钛酸钡纳米粉体的制备方法 摘要：钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料，本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业，如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。 关键词：钛酸钡；粉体;制备方法； 1.引言 钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直 是各国科学家的研究重点。钛酸钡的应用越来越广泛。目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。 2.钛酸钡粉体的制备工艺 2.1固相研磨-低温煅烧法 传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅 烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧 温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。 朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃ 2.2水热法合成 水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的 自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反 应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长 基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。 水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。而且粉体无须煅烧, 可以直接用于加工成型, 这就可以避免在煅烧过程中晶粒的 团聚、长大和容易混入杂质等缺点[2]。 2.3 溶胶凝胶法 钛酸钡( BaTiO3 ) 在当今科技领域里占有重要地位, 它是电子陶瓷领域应用最广泛的材料之一。钛酸钡是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料, 是一种具有高介电常数和低介电损耗的铁电材料,被广泛应用于制作热敏电阻器( PTCR) 、多层陶瓷电容器(MLCC) 、电光器件和DRAM 器件。现代技术要求BaTiO3 粉料具有高纯、

钛酸钡的发展与趋势

钛酸钡的发展与趋势 于长海 （南京理工大学江苏南京 210094） 摘要：钛酸钡具有高的介电常数和低介电损耗特点，优良的铁电、压电和绝缘性能，广泛地应用于制造陶瓷敏感元件、多层陶瓷电容器、记忆材料等方面，本文就钛酸钡的合成方法及研究进展进行综述，并对其发展方向进行展望。 关键词：：钛酸钡制备研究进展 1.前言 钛酸钡是钛酸盐系列电子陶瓷的基础母体原料，被称为电子陶瓷业的支柱。作为一种铁电材料，具有高的介电常数和低介电损耗特点，有优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，附加值高，发展前景广阔。广泛地应用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)，多层陶瓷电容器(MLCCS)，热电元件，压电陶瓷，声纳，红外辐射探测，晶体陶瓷电容器，电光显示板，记忆材料，聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构，最近作为手机电子器件的比重越来越大．要求钛酸钡微粒在100nm以内，以进～步制备高容量，高性能的多层陶瓷电容器。因此，对纳米BaTi03粉体的制备及其形貌的控制一直是纳米科技领域的一个研究热点，各项制备技术也得到了很大发展．如固相法、化学沉淀法、溶胶——凝胶法、水热法、超声波合成法等，而水热合成法是指在密封高压釜中，以水为溶剂，在一定的温度和仍有许多问题需要探索和研究，反应机理也有待近一步探讨。据报道，钛酸钡可以在水溶性大分子修饰下以较低温度条件下合成，得到形貌及尺寸可控的纳米结构，为了更好的了解钛酸钡的合成现状，本文就钛酸钡的合成方法及研究进展进行综述，并对其发展方向进行展望。 2.钛酸钡的合成法 2．1固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法，典型的是将等tool的碳酸钡和二氧化钛混合，在1500°C反应24h制得[1]。其反应式： BaCO3+TiO2→BaTi03+CO2↑ 该方法工艺简单，设备可靠，但由于该方法依靠高温固相间扩散传质，故所得粉体BaTi03，粒径大(几个微米)，必须再次进行球磨；高温煅烧，能耗较大；化学成分不均匀，影响烧结陶瓷的性能；团聚现象严重；较难得到纯BaTi03晶相，总有少量BaTi03或其它钡钛化合物残留在陶瓷中，粉体纯度低；原料成本较昂贵。由于固相法制取的BaTi03，粉体质量较低．一般只使用于制作技术性能要求低的产品。 2．2化学沉淀法 2．2．1直接沉淀法

钛酸钡制备方法之固相法

固相法制备钛酸钡 来源：世界化工网（https://www.docsj.com/doc/893984495.html,） 固相法师将等物质的量的钡化合物（如BaCO3）和钛化合物（如TiO2）混合，研磨后，在如干个压力下挤压成型，然后与1200℃进行煅烧，煅烧物再粉碎，湿磨，压滤，干燥，研磨，即得钛酸钡粉体成品。 该工艺的流程稍长一些，通常固相法具有工艺、设备简单，原料易得的优点。所用的钡原料主要是碳酸钡，也有用草酸钡、氧化钡或柠檬酸钡等；钛原料一般是二氧化钛。 原料BaCO3和TiO2的化学成分、纯度、晶型、粒径等是至关重要的因素。BaCO3要注意分析碱金屑氧化物及SrO的含量。如K+ ,Na + 多，则导致BaTiO3瓷烧结时粘壁和难以半导体化;SrO多则烧结困难，但能提高介电常数。氯化法生产的TiO2可除去Nb2O5。，而硫酸法生产的TiO2，要使Nb2O5含量低于0．2％是很困难的，而

Nb2O5的存在不利于半导体化。 影响固相法产品质量和能耗的其他重要因素分述如下： （1）原料颗粒大小的影响在固相反应中，所用粉末较径越大，所需反应时间越长，温度越高。即使粉末很细，若混合不好，备组分之 间结成块状，也会出现与使用大额粒粉末相同的现象。一般情况 TiO2粒径越大，反应速度越僵，正钛酸钡副产物越多。若用氯化 法所得了TiO2粉末时，在O2和CO2气氛中，反应可在低干1000℃下完成、得到精细的BaTiO3粉末，颗粒小于0．15μm，反应活 性明显地增加。当颗粒大小基本一样，而聚集状态不同时，如用 高度分散的TiO2，BaTiO3是唯一的产物；而用聚集的TiO2，， 则生成Ba2TiO4，BaTi4O9副产物。通过球磨破坏大的TiO2： 集体，可以减少副产物的量。延长球磨时间，产品质量基本上一 致，同细TiO2情况一样。BaTiO3的颗粒大小可由原料TiO2颗 粒大小来控制，而与BaCO3颗粒大小无关。 （2）研磨状态的影响研磨可以加快生成BaTiO3的反应速度，并可降低反应温度。等物质的量混合研磨，可使颗粒明显的减小，在混 合研磨20h后，BaCO3与TIO2在715℃便开始反应并达到高峰，。 若分别研磨欲达到平均粒径10-3 ——10 -4 mm TiO2和平均长 度10-3 mm针状BaCO3是比较困难的，在真空下混合研磨48h，500℃便开始反应，生成BaTiO3,800℃反应完成，而不研磨750℃才开始反应，1100℃终止。 （3）原料TiO2结晶类型的影响在BaCO3和TiO2反应中，TiO2

压电陶瓷材料钛酸钡的制备

化学化工学院材料化学专业实验报告 实验名称：压电陶瓷材料钛酸钡的制备 年级：日期：2011-9-14 姓名：学号：同组人： 一、预习部分 电子陶瓷用钛酸钡粉体超细粉体技术是当今高科技材料领域方兴未艾的新兴产业之一。由于其具有的高科技含量，粉体细化后产生的材料功能的特异性，使之成为新技术革命的基础产业。钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料，高纯超细钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造，其中的多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻器件与我们的日常生活密切相关，如PTC热敏电阻在冰箱启动器、彩电消磁器、程控电话机、节能灯、加热器等领域有着广泛的应用；MLC多层陶瓷电容在大规模集成电路方面应用广泛。 钛酸钡(BaTiO3)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典型铁电体,它具有高介电常数,低的介质损耗及铁电,压电和正温度系数效应等优异的电学性能,被广泛应用于制备高介陶瓷电容器,多层陶瓷电容器,PTC热敏电阻,动态随机存储器,谐振器,超声探测器,温控传感器等,被誉为"电子陶瓷工业的支柱". 近年来,随着电子工业的发展,对陶瓷元件提出了高精度,高可靠性,小型化的要求. 为了制造高质量的陶瓷元件,关键之一就是要实现粉末原料的超细,高纯和粒径分布均匀. 研究可以制备粒径可控, 粒径分布窄及分散性好的钛酸钡粉体材料的方法且能够大量生产成为了一个研究热点. 钛酸钡的制备方法 2.1 固相合成法固相合成法是制备BaTiO3粉体最传统的方法,此方法合成的BaTiO3粉体存在化学组分不均匀,颗粒较粗,粒径分布范围广等缺点,但是近几年来对于固相法的研究依然在延续. 研究了固相法制备的机理,首次用固相法制备了中空的BaTiO3颗粒. 与传统的固相法不同,他们所采用的工艺是:将粒径约为 1μm的BaCO3颗粒分散使其悬浮于peroxy-Ti水溶液中,通过沉淀作用在其表面包覆一层无定形TiO2.随后在700℃煅烧,由于核心区域材料的扩散远快于外层TiO2的扩散,得到的产物仍然能保持BaCO3颗粒原来的形貌,形成中空的BaTiO3颗粒.该结果的取得,丰富了固相法制备的原理. 2.2 沉淀法 2.2.1 草酸盐共沉淀法草酸盐共沉淀法是通过化学方法制备草酸氧钛钡, 经过滤, 洗涤, 干燥, 煅烧制得BaTiO3 粉体.是继固相法后使用较多的一种制备BaTiO3粉体的方法。草酸盐共沉淀法是一种制备纳米BaTiO3的可行方法,通过球磨,两步法煅烧等工艺,能制备粒径可控的BaTiO3粉体。 2.3 溶剂热法 2.4.1 普通溶剂热法溶剂热法是指在密封压力容器中, 以水(或其它液体)作为溶剂(也可以是固相成份之一), 在高温,高压的条件下制备材料的一种方法.溶剂热法的优点:粉体晶粒发育完整,粒径很小且分布均匀;团聚程度很轻;可以使用较廉价的原料等.溶剂热法是低能耗,低污染,低投入的纳米粉体制备方法,产量也较高.但是,溶剂热法也有一些缺点:由于溶剂热法是在高温高压条件下进行的,对设备要求比较高;实验过程是在密封容器中进行的,反应前驱物一旦加入到反应容器中, 其制备体系中各种组份之间的配比和浓度等参数就不能改变; 实验过程中不能对实验过程进行全程观察, 也不能在实验过程中对反应体系进行随机取样, 以分析研究制备过程中体系的变化情况.近年来,溶剂热法制备BaTiO3引起了广泛的研究兴趣, 二、实验部分

高压烧结纳米钛酸钡陶瓷的结构和铁电性

硅酸盐学报 · 748 ·2008年 高压烧结纳米钛酸钡陶瓷的结构和铁电性 肖长江1,2，靳常青2，王晓慧3 (1. 河南工业大学材料科学与工程学院，郑州 450007；2. 中国科学院物理研究所，北京 100080； 3. 清华大学材料科学与工程系，新型陶瓷和精细工艺国家重点实验室，北京 100084) 摘要：在压力为6GPa和温度为1000℃的条件下烧结得到了钛酸钡(BaTiO3)陶瓷，其晶体的平均尺寸约为30nm，相对密度大于96%。在–190～200℃，用Raman光谱确定晶体的结构，用介电转变峰表征晶体的铁电性。结果表明：随温度升高，在30nm BaTiO3陶瓷中，发生从三方相→正交相→四方相→三方相的连续相变；在室温，晶体的正交相和四方相共存。当频率为1kHz时，在120℃附近有1个宽的介电转变峰，介电常数为1920。铁电性分析表明：高压烧结得到的BaTiO3陶瓷的铁电性消失的临界尺寸小于30nm。 关键词：钛酸钡；纳米陶瓷；高压烧结；晶体结构；铁电性 中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：0456–5648(2008)06–0748–03 CRYSTAL STRUCTURE AND FERROELECTRICITY OF NANOCRYSTALLINE BARIUM TITANATE CERAMICS FABRICATED BY THE HIGH PRESSURE SINTERING XIAO Changjiang1,2，JIN Changqing2，WANG Xiaohui3 (1. Department of Material Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhenzhou 450007; 2. China Institute of Physics, Chinese Academy of Science, Beijing 100080; 3. State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, Department of Material Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: Barium titanate (BaTiO3) ceramics were sintered at 6GPa and 1000℃. The average grain size of the crystalline was about 30nm and the relative density was more than 96%. The crystal structure was investigated by Raman scattering at temperatures ran- ging from –190℃ to 200℃and the ferroelectricity was characterized by the dielectric transition peak. With increasing temperature, the successive phase transitions from rhombohedral to orthorhombic, orthorhombic to tetragonal and tetragonal to cubic were also observed in 30nm BaTiO3 ceramics. The coexistence of ferroelectric tetragonal and orthorhombic phases was found at room tem-perature. At about 120℃, there existed a broad dielectric peak and the relative dielectric constant was 1920. The existence of ferro-electricity indicated that the critical grain size of the disappearance of ferroelectricity in nano-crystalline BaTiO3 ceramics fabricated by the pressure sintering is below 30nm. Key words: barium titanate; nano-crystalline ceramics; high pressure sintering; crystal structure; ferroelectricity BaTiO3是典型的具有ABO3型钙钛矿晶体结构的铁电体，室温时具有高介电常数和低的介电损耗，被广泛应用于电子工业中。对于粗晶BaTiO3，在Curie温度(θC=130℃)以上为立方相(Pm3m)。随着温度的降低，发生从立方相→四方相(P4mm)→正交相(Amm2)→三方相(R3m)的连续相变，它们的相变温度分别约为130，5，–90℃。在BaTiO3晶体结构中，高温立方相为顺电相，其余3个相都为铁电相。晶粒尺寸对BaTiO3的晶体结构和铁电性有很大影响，随着晶粒尺寸的减小，在BaTiO3陶瓷中出现多相共存和铁电性的消失。[1–3] 常规烧结法无法得到纳米陶瓷，所以对纳米BaTiO3陶瓷的研究较少。高压能够显著增加使陶瓷致密的驱动力。在高压烧结中，由于成核势垒的降低使成核速率增加；扩散能力的降低使生长速率减小。[4–5] 实验中用高压法烧结纳米BaTiO3陶瓷，得到了致密、晶粒大小约为30nm的BaTiO3陶瓷，对陶瓷的晶体结构和铁电性能进行研究。 收稿日期：2007–08–10。修改稿收到日期：2008–01–29。基金项目：国家“973”计划(2002CB613301)资助项目。 第一作者：肖长江(1969—)，男，博士，副教授。Received date:2007–08–10. Approved date: 2008–01–29. First author: XIAO Changjiang (1969–), male, Doctor, associate professor. E-mail: cjxiao@https://www.docsj.com/doc/893984495.html, 第36卷第6期2008年6月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 36，No. 6 J u n e，2008

钛酸钡的制备工艺以及制备方法样本

1 前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料, 被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介 电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能, 被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件, 特别是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构, 用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此 BaTiO 3 粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点。钛酸钡粉体制备方法有很多, 如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展, 本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法, 并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法, 典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧 化钛混合, 在1 500℃温度下反应24h, 反应式为: BaCO 3+TiO 2 →BaTiO 3 +CO 2 ↑。 该法工艺简单, 设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质, 故所得 BaTiO 3 粉体粒径比较大(微米), 必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大, 化学成 分不均匀, 影响烧结陶瓷的性能, 团聚现象严重, 较难得到纯BaTiO 3 晶相, 粉体纯度低, 原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂, 控制适当的条件 使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC 3H 7 ) 2 和Ti(OC 5 H 11 ) 4 溶于异丙醇中, 加水分解产物可得沉淀的BaTiO 3 粉体。该法工艺简单, 在常压

纳米钛酸钡的研究

纳米钛酸钡的研究 摘要：钛酸钡具有高介电常数、低介质损耗等优异的性能，广泛地应用于多层陶瓷电容器、热敏电阻、光电器件等电子元件，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。本文介绍了钛酸钡结构、性能、用途及制备方法。制备超细，高纯和粒径分布均匀的纳米BaTiO3粉体的制备成为了纳米材料制备领域的研究热点之一。 关键词：钛酸钡，结构，性能，制备方法，粉体 1. 引言 钛酸钡(BaTiO3)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典型铁电体，它具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应等优异的电学性能，被广泛应用于制备高介陶瓷电容器、多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻、动态随机存储器、谐振器、超声探测器、温控传感器等，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。 2. 钛酸钡晶体的结构 钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。此时，六方晶系是稳定的。在1460~130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。在此结构中Ti4+(钛离子)居于O2-(氧离子)构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。 随着温度下降，晶体的对称性下降。当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。在130~5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。

压电陶瓷钛酸钡的制备

化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称：压电陶瓷材料钛酸钡的制备 年级:材料化学日期：2013-9-26 一、预习部分 1、前言 电子陶瓷用钛酸钡粉体超细粉体技术是当今高科技材料领域方兴未艾的新兴产业之一。由于其具有的高科技含量，粉体细化后产生的材料功能的特异性，使之成为新技术革命的基础产业。钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料，高纯超细钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造，其中的多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻器件与我们的日常生活密切相关，如PTC热敏电阻在冰箱启动器、彩电消磁器、程控电话机、节能灯、加热器等领域有着广泛的应用；MLC多层陶瓷电容在大规模集成电路方面应用广泛。 钛酸钡(BaTiO3)是最早发现的一种具有ABO3型钙钛矿晶体结构的典型铁电体,它具有高介电常数,低的介质损耗及铁电,压电和正温度系数效应等优异的电学性能,被广泛应用于制备高介陶瓷电容器,多层陶瓷电容器,PTC热敏电阻,动态随机存储器,谐振器,超声探测器,温控传感器等,被誉为"电子陶瓷工业的支柱". 近年来,随着电子工业的发展,对陶瓷元件提出了高精度,高可靠性,小型化的要求. 为了制造高质量的陶瓷元件,关键之一就是要实现粉末原料的超细,高纯和粒径分布均匀. 研究可以制备粒径可控, 粒径分布窄及分散性好的钛酸钡粉体材料的方法且能够大量生产成为了一个研究热点. 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法，典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合，在1 500℃温度下反应24h，反应式为：Ba CO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单，设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质，故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米)，必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大，化学成分不均匀，影响烧结陶瓷的性能，团聚现象严重，较难得到纯BaTiO3晶相，粉体纯度低，原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂，控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中，加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。该法工艺简单，在常压下进行，不需高温，反应条件温和，易控制，原料成本低，但容易引入BaCO3、TiO2等杂质，且粒度分布宽，需进行后处理。 2.2.2 草酸盐共沉淀法将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合，在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中，同时加入表面活性剂，不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀 BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。该沉淀物经陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧，可得到化学计量的烧结良好的BaTiO3微粒： TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl， BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。