钛酸钡的性质 制备方法 以及用途
压电陶瓷材料钛酸钡的制备实验报告
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:2015级材料化学日期：2017/09/27姓名：汪钰博学号：222015316210016同组人:向泽灵一、预习部分钛酸钡（BaTiO3）是经典的铁电、压电陶瓷材料，由于其具有高的介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能，主要用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件；在电子陶瓷、化学化工、国防军事、航空航天等诸多领域中有着极为广泛的应用。
随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化，需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。
目前钛酸钡的主要制备方法有固相法，即氧化物固相烧结法；液相法，即溶胶－凝胶法、水热法和共沉淀法等。
由于固相法无法对钛酸钡生产过程中粉体微观结构和性能进行物理、化学方法的有效控制，从8O年代开始，液相法逐渐成为各国普遍重视的方法。
水热法制备的粉体，由于特殊的反应条件，具有粒度小、分布均匀，团聚较少的优点，且其原料便宜，易得到符合化学计量比并具有完整晶形的产物；同时粉体无需高温煅烧处理，避免了晶粒长大、缺陷的形成和杂质的引入，具有较高的烧结活性等。
但这些工作或者合成的BaTiO3为亚稳态的立方相结构而非四方相，无法满足电子元件性能的需要；或者水热所需的温度高，时间长，从而导致设备成本过高；又或者水热合成需要使用有机钛为原料，从而导致生产成本过高。
这些原因导致无法实现四方相BaTiO3纳米粉末水热合成的规模化生产。
同时水热法在粉体中存在杂质，也限制了该法的应用，因此，尚未见该法在工业上应用的报道，基本上处于实验室探索的阶段。
溶胶---凝胶法多采用蒸馏或重结晶技术保证原料的纯度，工艺过程中不引入杂质粒子，所得粉体粒径小、纯度高、粒径分布窄。
但其原料价格昂贵、有机溶剂具有毒性以及高温热处理会使粉体快速团聚，并且其反应周期长，工艺条件不易控制，产量小，难以放大和工业化。
【精品文章】钛酸钡BaTiO3粉体制备及应用剖析
钛酸钡BaTiO3粉体制备及应用剖析
BaTiO3材料是一类重要的电子陶瓷材料，具有良好的光、电及化学催化性能，被广泛应用于电子及微电子工业、能源开发、污染物处理等领域。
随着高纯超微粉体技术、厚膜与薄膜技术的发展和完善，BaTiO3材料体系围绕新材料的探索、传统材料的改性、材料与器件的一体化研究与应用等方面幵展了广泛的研宄，成为材料科学工作者十分活跃的研究领域。
1.BaTiO3晶体结构
钛酸钡又称偏钛酸钡，分子量为白色结晶粉末，溶于浓硫酸、盐酸和氢氟酸，不溶于稀硝酸、水和碱其熔点为1625℃，密度为6.02g/cm3，有毒性。
钛酸钡的晶体结构是典型的钙钛矿结构，具有理想的结构单胞，即立方对称性晶胞，如图1所示。
Ba2+和O2-共同按立方最紧密堆积的方式堆积成O2-处于面心位置的“立方面心结构”,而尺寸较小、电价较高的Ti4+则在八面体间隙中。
每个被Ba2+十二个O2-包围形成立方八面体，其配位数为12；每个Ti4+被六个O2-包围形成八面体,其配位数为6；在每个O2-周围有四个Ba2+和两个Ti4+。
图1 BaTiO3的钙钛矿晶体结构图
钛酸钡是典型的铁电材料，具有铁电性，在一定温度范围内具有自发极化现象，由于钛离子随温度变化自发极化方向不同，钛酸钡的晶型分为六方相、立方相、四方相、斜方相和菱形相五种，如图2所示。
其中三方晶系、斜方晶系、四方晶系称为铁电晶系，具有铁电性。
图2 BaTiO3的四种晶型
2.BaTiO3粉体制备。
钛酸钡陶瓷制备实验报告(3篇)
第1篇实验目的本实验旨在了解钛酸钡陶瓷的制备过程，掌握固相反应法合成钛酸钡陶瓷的实验步骤，并通过对实验结果的分析，探讨影响钛酸钡陶瓷性能的关键因素。
实验原理钛酸钡（BaTiO3）是一种具有钙钛矿结构的压电陶瓷材料，广泛应用于电容器、传感器、换能器等领域。
钛酸钡陶瓷的制备主要通过固相反应法，即利用高温使钡源和钛源发生化学反应，生成钛酸钡晶体。
实验材料1. 纯度≥99.9%的钛酸钡原料2. 纯度≥99.9%的钡源3. 纯度≥99.9%的钛源4. 纯度≥99.9%的氧化铝（Al2O3）作为助熔剂5. 砂轮研磨机6. 高温炉7. 精密天平8. 精密移液器9. 烧结炉10. 显微镜11. X射线衍射仪（XRD）实验步骤1. 原料准备：称取适量的钛酸钡原料、钡源、钛源和氧化铝，精确至0.01g。
2. 原料混合：将称取好的原料放入球磨罐中，加入适量的去离子水，开启砂轮研磨机进行球磨，时间为2小时。
3. 干燥：将球磨后的浆料在60℃下干燥12小时，得到干燥的粉体。
4. 压制成型：将干燥后的粉体进行压制成型，得到尺寸为10mm×10mm×1mm的陶瓷片。
5. 烧结：将陶瓷片放入高温炉中，在1300℃下烧结2小时。
6. 性能测试：对烧结后的钛酸钡陶瓷进行XRD分析，测定其物相组成；使用显微镜观察其微观结构；测量其介电常数和介电损耗。
实验结果与分析1. XRD分析：通过XRD分析，发现钛酸钡陶瓷主要成分为BaTiO3，没有其他杂质相生成。
2. 微观结构：通过显微镜观察，发现钛酸钡陶瓷晶粒尺寸均匀，分布良好。
3. 介电常数和介电损耗：测量结果表明，钛酸钡陶瓷的介电常数为3450，介电损耗为1.89%，满足实验要求。
结论本实验采用固相反应法成功制备了钛酸钡陶瓷，实验结果表明，该方法能够得到物相组成单一、微观结构良好的钛酸钡陶瓷。
通过调整原料配比、球磨时间、烧结温度等因素，可以进一步优化钛酸钡陶瓷的性能。
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。
当温度下降到5℃以下，在5~-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
为了方便起见，通常采用单斜晶系的参数来描述正交晶系的单胞。
这样处理的好处是使我们很容易地从单胞中看出自发极化的情况。
钛酸钡生产工艺
钛酸钡生产工艺
钛酸钡是一种重要的无机化工原料，主要用于制备电子陶瓷材料、电容器等。
下面介绍钛酸钡的生产工艺。
钛酸钡的生产工艺主要包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
首先，钛酸的制备。
钛酸可通过钛酸酯的水解反应制备得到。
一般将钛酸酯溶解在适量的有机溶剂中，加入适量的氢氧化钠或氢氧化铵作为催化剂，然后进行加热反应。
反应结束后，用水稀释并过滤得到钛酸。
然后，将制备好的钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡。
反应一般在高温下进行，首先将钛酸和氧化钡混合均匀，然后放入高温炉中加热。
反应过程中，钛酸与氧化钡发生化学反应生成钛酸钡。
反应结束后，将产物冷却并过滤，然后用水洗涤去除杂质，最后将产物干燥得到钛酸钡。
在实际生产中，为了提高反应效率和产物纯度，还可以采用其他一些辅助工艺。
例如，在钛酸制备过程中可以控制反应温度、反应时间和酸碱度，以调节钛酸的晶型和晶粒大小。
在钛酸与氧化钡反应过程中，可以在反应体系中添加一些助剂，如硝酸铜、硝酸镁等，以促进反应的进行并优化产物的性能。
总结起来，钛酸钡的生产工艺包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
通过控制反应条件和添加助剂等辅助工艺，可以提高反应效率和产物的纯度。
除了上述介绍的主
要工艺，钛酸钡生产过程中还可以根据具体需求进行调整和改进，以满足不同领域的应用要求。
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)。
钛酸钡电光薄膜制备方法
钛酸钡电光薄膜制备方法钛酸钡电光薄膜是一种在光电领域中具有重要应用前景的材料，其特殊的光学和电学性质使其成为光电器件中的重要功能层。
钛酸钡电光薄膜的制备方法对其性能和应用具有重要影响，因此针对该材料的制备方法进行研究具有重要意义。
本文将介绍钛酸钡电光薄膜的制备方法，并探讨其在光电器件中的潜在应用。
一、钛酸钡电光薄膜的概述钛酸钡（BaTiO3）是一种具有铁电性质的陶瓷材料，具有良好的光电性能和铁电性能。
钛酸钡薄膜作为一种重要的光电材料，在MEMS（微型机电系统）器件、传感器、光电器件和微电子器件中有着广泛的应用前景。
钛酸钡薄膜在光电器件中的应用，需要通过特定的制备方法来实现其在器件中的性能要求。
二、钛酸钡电光薄膜的制备方法1. 溶胶-凝胶法制备：溶胶-凝胶法是一种常用的薄膜制备方法。
首先将钛酸钡的前驱体物质与溶剂混合，形成胶体溶液。
然后通过旋涂、喷涂、浸渍等方法将胶体溶液覆盖在基底材料上，再通过热处理使其形成致密的薄膜结构。
这种方法制备的钛酸钡薄膜具有良好的致密度和均匀性，适用于制备厚度较大的薄膜。
2. 激光沉积法制备：激光沉积法是一种通过激光熔化和气相沉积的方法制备薄膜。
首先通过激光束照射钛酸钡靶材，使其表面被加热并熔化，在器件基底上形成致密的薄膜。
这种方法制备的薄膜具有较高的成膜速率和较好的结晶质量，适用于制备较薄的薄膜。
3. 化学气相沉积法制备：化学气相沉积法是一种通过气相反应在基底材料表面形成薄膜的制备方法。
通过在反应室中输入气相前驱体，利用化学反应沉积出钛酸钡薄膜。
这种方法制备的薄膜可以实现对薄膜成分和结晶质量的精确控制，适用于制备复杂薄膜结构。
4. 磁控溅射法制备：磁控溅射法是一种通过在靶材表面溅射并沉积到基底上的方法制备薄膜。
在磁场的作用下，将钛酸钡靶材表面的原子溅射到基底表面，形成薄膜结构。
这种方法制备的薄膜具有较好的结晶质量和较高的致密度，适用于制备较薄的薄膜。
三、钛酸钡电光薄膜在光电器件中的应用钛酸钡电光薄膜在光电器件中具有重要的应用价值。
钛酸钡基材料
钛酸钡基材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钛酸钡基材料是一类具有优异性能的新型材料，在多个领域都有着广泛的应用。
它不仅具有良好的化学稳定性和物理性能，而且还具有一定的生物相容性，因此在生物医学、电子材料、环境保护等领域都有着广泛的应用前景。
钛酸钡基材料是一类以钛酸钡为主要成分的材料，其化学式为BaTiO3。
钛酸钡是一种重要的铁电材料，具有良好的铁电性能和介电性能，是目前研究的热点之一。
钛酸钡材料具有高的介电系数、低的损耗因子和良好的压电性能，在微波通信、电子元件、声波传感器等领域有着广泛的应用。
除了在电子材料领域应用广泛外，钛酸钡基材料还在生物医学领域有着重要的应用价值。
由于钛酸钡基材料具有良好的生物相容性和生物活性，因此可以用于生物医学领域中的骨修复材料、人工关节和牙科修复材料等。
近年来，随着生物医学领域的发展和人民生活水平的提高，钛酸钡基材料在生物医学领域的应用前景越来越广阔。
钛酸钡基材料还在环境保护领域有着重要的应用价值。
由于钛酸钡基材料具有良好的吸附性能和催化性能，因此可以用于废水处理、空气净化、光催化降解有机污染物等领域。
在当前环境污染日益严重的情况下，钛酸钡基材料的应用对环境保护具有重要的意义。
钛酸钡基材料是一类具有广泛应用前景的新型材料，其在电子材料、生物医学、环境保护等领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的不断提高，相信钛酸钡基材料将在未来的发展中发挥越来越重要的作用，为社会的发展和人类生活带来更多的福祉。
第二篇示例：钛酸钡基材料是一种具有广泛应用前景的功能性材料，其在电子、光电、生物医学等领域均有着重要的作用。
钛酸钡基材料具有优异的物理化学性能和丰富的功能特性，被广泛应用于传感器、储能器件、催化剂、光电器件等领域。
钛酸钡基材料主要是由钛酸盐和钙钛矿材料制备而成，具有优异的光学、电学和力学性能。
其中，钛酸盐是一类含有四面体氧阵列的化合物，具有优异的热稳定性和无机骨架结构。
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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
白）和金属钛。
钛白是最佳的白色颜料，广泛用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化学纤维和化妆品等。
金属钛具有很多优良性能，利用钛合金制造喷气发动机、超音速飞机；利用含钛的不锈钢1Cr18Ni9Ti，制做化工耐腐蚀设备起重要作用。
近些年来，随着人类科学技术的突飞猛进，作为电子信息材料的钛酸盐，越来越引起世界各国的重视，尤其是发达国家的重视。
无机钛酸盐系精细化工产品，具有较高的附加价值。
它品种繁多，用途广泛，在当科技领域中占有重要位置，在国外早被发达国家所重视。
我国钛矿资源丰富，蕴藏量为世界首位，为发展无机钛酸盐和其它钛产品提供了很好的条件。
目前我国除在钛白的生产上初具规模外，其它如钛酸盐类产品的研究、生产和应用都很不够，委实应引起有关领导部门的高度重视。
碱土金属及重金属的钛酸盐是很稳定的化合物，不溶于水，但能被酸分解。
这些化合物有优异的电性能，在电子陶瓷领域中可以用来制造陶瓷介电体、热敏电阻、光敏电阻等等方面有着广泛的用途。
此外还应用于颜料、搪瓷、耐热材料、绝热材料、以及其它特殊用途。
广泛应用于电子信息材料的钛酸盐主要有：钛酸钡、钛酸锯、钛酸铅、钛酸钙、钛酸镁、钛酸铝等。
钛酸锶主要用于自动调节加热元件和制造消磁元器件，它可以降低元器件的居里点温度，使之达到要求的温
度范围。
它在元器件中占组成的5～15％。
钛酸锶单晶还用于光学材料及人造宝石。
钛酸铅可以提高元器件的居里点温度，是一般加热元器件必需添加的成份。
如烘干机、卷发器、空调器、电熨斗等中的加热片。
还应用于生产复合系列压电树脂，用于麦克风等元器件中。
它在电子元器件中占组成的10～20％。
钛酸钙主要用于电子工业作介电材料、制造单晶和制造高频仪器的基本元件。
钛酸镁是介电元件的一种添加剂，它可以使元器件温度曲线趋于稳定。
钛酸铝则主要用于电子陶瓷基础板。
为了满足电子陶瓷工业上的要求，如何制备出颗粒尺度小、粒度均匀且分散性好的高纯钛酸钡粉体是当今材料科学领域的一个热点问题。
随着对钛酸钡微粉尺寸、均匀性、纯度等各方面的要求越来越高，各种制备技术得到了前所未有的发展。
但同时制备技术还缺乏对合成反应机理的深入研究，现有超细BaTi03制备技术大多停留在实验室阶段，分析测试和表征方法还需改进，在工业化扩大生产过程中
的工艺和装置的可行性和经济性等诸多问题还有待研究。
单身由于超细钛酸钡粉体具有卓越性能，其在材料领域的研究必将有更加广阔的空间。