实验一 固相法合成钛酸钡粉体

实验一固相法（solid-phase method）合成粉体粉体（powder）是大量固体粒子的集合系，是在物质本质结构不发生改变的情况下，分散或细化而得到的固态颗粒，但具有与固体不尽相同的性质。

粉体的特性，诸如颗粒度、颗粒形状、粒度分布、比表面积、团聚状态、吸附性质等对技术陶瓷的烧结性及显微结构有着决定性的影响，从而影响技术陶瓷的性能。

因此，制备质量优良的粉体是获得性能优越的技术陶瓷制品的重要基础。

固相法是制备技术陶瓷粉体的重要方法之一，主要通过固相反应得到粉体。

固相法制备粉体技术在技术陶瓷粉体的工业生产中，应用非常广泛。

固相法制备的粉体颗粒一般为几个微米~数十微米之间。

下面以BaTiO3粉体的制备为例，介绍固相法制备粉体的工艺过程。

一．原料碳酸钡（BaCO3) ，分析纯：二氧化钛（TiO2），分析纯。

二．仪器和设备氧化铝坩埚，烧杯，球磨机，高温炉（硅碳棒作发热体，Tmax = 1350 ℃，Pt-Rh-Pt热电偶测温）, 干噪箱，电子天平。

三．实验步骤1 ．配料计算预制备20 克BaTiO3粉体，计算所需要的BaCO3和TiO2用量。

其中，Ba /Ti （摩尔比）= l : 1 。

2 ．称料在电子天平上分别称取所需要的BaCO3和TiO2，精确到0.01 克，放入烧杯中备用。

3 ．混料采用湿式球磨混合的方法，将BaCO3和TiO2粉末原料进行充分混合。

球磨过程中，应采用玛瑙球，盛料容器应选用玻璃质或塑料质，避免使用铁质容器，以免铁质等受主杂质的混入，对BaTiO3陶瓷的电学性能产生不利影响。

料：球：水（质量比）=1 : l.5 : 2 ，球磨时间为20 -24 小时。

所用的水选用蒸馏水。

4 ，干燥将经球磨混合的原料放入烧杯中，然后在干燥箱中进行干燥处理：T=105℃，t = 12h 。

5 ．焙烧将干混合料放入坩埚中，然后移入高温炉中进行熔烧。

焙烧的温度和时间为：T =1100-1150 ℃，t =2-4h，从而得到BaTiO3粉体。

.固相烧结法制备BaTiO3（BTO）陶瓷材料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直是国内外关注的焦点之一。

1 材料结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。

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（见右图）。

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。

钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。

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。

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。

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。

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：压电陶瓷钛酸钡的制备年级：09级材料化学日期：2011-9-7 姓名：蔡鹏学号：222009316210096 同组人：邹磊一、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。

主要制备方法1，固相法，即氧化物固相烧结法2，液相法，即溶胶---凝胶法，水热法和共沉淀法等固相法简介：以氢氧化钡和钛酸丁酯为原料，采用固相研磨和低温煅烧技术相结合的方法制得钛酸钡纳米材料粉体。

用XRD、TEM、IR和ICP对粉体进行表征结果表明，所得钛酸钡粉体的粒径约为15—20nm，粒子形状近似为球形，晶体结构为立方相，钛钡物质的量比约为1.0.样品制备：称取４．６７９Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２０于研钵中研细后，为６６８～８９２℃时，存在于晶格中的羟基被除去。

加人１ｍｌ无水乙醇，拌匀，使Ｂａ（０Ｈ）２・８ＨｚＯ被乙醇充分湿润，然后加入５．ｏｍｌ钛酸丁酯（使反应物中钡与钛的物质的量之比为１．０１ｔ１．ｏ）．混匀后，研磨３０ｍｉｎ，得白色糊状物，放置２４ｈ，变为白色粉末状体。

研细后，置于马弗炉中在不同温度下煅烧３ｈ（将１马弗炉加热到所需温度后再放入样品），产物冷却后。

用５０ｍｌ０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＡｃ溶液浸泡１ｈ（洗去反应过程中Ｂａ（ＯＨ）２吸收空气中的Ｃ０２生成的ＢａＣ０３），离心分离。

先用蒸馏水洗涤３次，再用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤２次，置于恒温干燥箱中于８０℃干燥６ｈ，得ＢａＴｉＯ。

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。

钛酸钡的制备方法
钛酸钡是一种无机化合物，化学式为BaTiO3，具有良好的介电性能和压电性能，在电子学和通信方面有广泛的应用。

本文将介绍钛酸钡的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、固相反应法等多种方法。

1. 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种通过水热反应制备钛酸钡的方法。

首先将钛酸四丙酯和钡丙酸盐在醇水溶液中混合，并加入分散剂，形成均匀的溶胶。

然后在高温高压条件下进行凝胶化反应，得到粉末状的前驱体。

最后，在高温下进行烧结得到钛酸钡。

这种方法能够制备出具有高纯度和均匀颗粒大小的钛酸钡。

2. 水热法
3. 固相反应法
固相反应法是一种传统的制备钛酸钡的方法。

首先将氧化钛和碳酸钡在高温下进行固相反应，生成钛酸钡和二氧化碳。

然后通过水洗和烘干等步骤处理得到钛酸钡粉末。

这种方法易于操作，但需要高温条件，且制备的钛酸钡粉末大小不一。

总之，钛酸钡具有广泛的应用前景，制备方法也有多种，可以根据不同的需要选择合适的方法。

随着科技的不断发展，钛酸钡的制备方法也会不断更新和改进。

固相法制备钛酸钡来源：世界化工网（）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，。

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：压电陶瓷钛酸钡的制备年级：09级材料化学日期：2011-9-7 姓名：蔡鹏学号：222009316210096 同组人：邹磊一、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。

主要制备方法1，固相法，即氧化物固相烧结法2，液相法，即溶胶---凝胶法，水热法和共沉淀法等固相法简介：以氢氧化钡和钛酸丁酯为原料，采用固相研磨和低温煅烧技术相结合的方法制得钛酸钡纳米材料粉体。

用XRD、TEM、IR和ICP对粉体进行表征结果表明，所得钛酸钡粉体的粒径约为15—20nm，粒子形状近似为球形，晶体结构为立方相，钛钡物质的量比约为1.0.样品制备：称取４．６７９Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２０于研钵中研细后，为６６８～８９２℃时，存在于晶格中的羟基被除去。

加人１ｍｌ无水乙醇，拌匀，使Ｂａ（０Ｈ）２・８ＨｚＯ被乙醇充分湿润，然后加入５．ｏｍｌ钛酸丁酯（使反应物中钡与钛的物质的量之比为１．０１ｔ１．ｏ）．混匀后，研磨３０ｍｉｎ，得白色糊状物，放置２４ｈ，变为白色粉末状体。

研细后，置于马弗炉中在不同温度下煅烧３ｈ（将１马弗炉加热到所需温度后再放入样品），产物冷却后。

用５０ｍｌ０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＡｃ溶液浸泡１ｈ（洗去反应过程中Ｂａ（ＯＨ）２吸收空气中的Ｃ０２生成的ＢａＣ０３），离心分离。

先用蒸馏水洗涤３次，再用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤２次，置于恒温干燥箱中于８０℃干燥６ｈ，得ＢａＴｉＯ。

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。

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。

实验一固相法合成钛酸钡粉体
一、实验目的：通过钛酸钡的固相合成，掌握固相法合成陶瓷粉体的
一般原理与实验方法。

、实验原理：化学反应方程式BaCO3+TiO2二BaTiO3+CO2f 三、实验方法:
a)工艺流程
3h
GhjlOOtfC
--------- 3h
固相反应法制备钛酸钡工艺流程
b)原料
碳酸钡BaCO3，化学纯
二氧化钛TiO2，化学纯
去离子水出0
c)实验步骤
(1)取等摩尔的TiO2和BaCO3粉体混合均匀，TiO?粉末10g、BaCO3 粉末
24.62g,加入球磨罐。

加入水量约40克水，球磨2h (每隔0.5h 反转一
次)。

(2)用筛子将浆料同磨球分离，用洗瓶将浆料冲洗到托盘中。

(3)将装好浆料的托盘，放入烘箱中干燥，烘箱温度调整在110C
4）秤取15g 粉末，用研钵磨碎，装入坩埚内，放入电炉内进行预烧，温度1000C，保温时间6h。

（5）电炉冷却后，待炉温低于150C，方可取出样品。

用研钵研磨分散，装入样品袋中。

四、实验报告的要求
（ 1 ）简述固相法合成钛酸钡粉末的原理和过程。

（2）每位学生必须亲自操作，整理完整的实验数据，并将自己合成的粉末选择一种方法（XRD 、SEM 或光学显微镜）进行分析或观察，写出实验报告。

固相烧结法制备钛酸钡陶瓷材料课程设计标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]固相烧结法制备BaTiO3（BTO）陶瓷材料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之一。

2材料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6/mmm。

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)居于O2-(氧离子)构成的氧中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中（见右图）。

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，也无。

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，具有显着地铁电性，其沿c轴方向，即[001]方向。

钛酸钡从转变为四方晶系时，结构变化较小。

从来看，只是沿原的一轴（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，转变成mm2点群，此时晶体仍具有，其自发极化强度沿原立方的面对角线[011]方向。

为了方便起见，通常采用的参数来描述的。

这样处理的好处是使我们很容易地从中看出的情况。

钛酸钡从转变为正交晶系，其结构变化也不大。

从来看，相当于原的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。

晶相转变当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由转变为三斜晶系3m，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[111]方向平行。

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。

文章编号：１００１－９７３１（２０１９）０７－０７００８－０４微波固相法合成四方相钛酸钡纳米粉体＊章秋晨，朱归胜，徐华蕊，赵昀云，范海龙，钱浩宇（桂林电子科技大学材料科学与工程学院，广西信息材料重点实验室，广西桂林５４１００４）摘　要：　以ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２为原料，ＳｉＣ微球为微波良导体材料，原料经球磨，砂磨细化后与ＳｉＣ微球均匀混合，采用微波微区加热技术合成ＢａＴｉＯ３粉体。

利用ＸＲＤ、Ｒａｍａｎ和ＦＴ－ＩＲ确定合成温度以及定性分析、ＳＥＭ进行形貌表征，ＰＳＤ进行粒度分析，ＢＥＴ测试比表面积。

结果表明，采用微波固相法，引入微波良导体ＳｉＣ形成微波微区域加热制备出粒径４００ｎｍ，粒度分布均匀的四方相钛酸钡粉体，相比于传统固相法粒径更小，分散性良好。

为钛酸钡粉体的微波固相法合成提供了新思路。

关键词：　钛酸钡合成；微波固相法；四方相；超细粉体中图分类号：　ＴＢ３４；ＴＭ２８２文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１９．０７．００２０　引　言钛酸钡（ＢａＴｉＯ３）由于具有很高的介电常数、优异的铁电和压电性能、且还具备耐压及绝缘性能，普遍应用于多层陶瓷电容器（ＭＬＣＣ）、热敏电阻（ＰＴＣ）、光电器件以及各种随机存储器等电子元器件中，被誉为“电子陶瓷的支柱”［１－２］。

近年来，随着电子信息产业的飞速发展对电子设备、家用电器、交通设备的要求越来越高，电子元器件向小型化、智能化和精密化发展。

以常见的ＭＬＣＣ为例，尺寸由０４０２逐渐发展为０２０１、０１００５，相应的介质层厚度也降低到１μｍ或以下，因此对钛酸钡也提出了更高的要求，晶粒更细、活性更好、稳定性更高的四方相钛酸钡粉体被产业广泛需求，并开始应用于电子元器件［３－４］。

当前，钛酸钡的制备方法主要可分为液相法和固相法两大类。

液相法制备的钛酸钡粒径分布窄，分散性好，但反应过程中，对设备、温度、压力要求严格，且液相法制备的钛酸钡晶体表现缺陷较多，对ＭＬＣＣ的烧结及介电性能有较大影响［５］。

合成工艺对固相法制备高四方性纯钛酸钡粉体的影响路宇;周斌;韩冰;赵国祥;陈学锋;王根水【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2024(38)7【摘要】钛酸钡是一种重要的功能陶瓷材料,因具有优异的电学性能而被广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)等电子元器件。

本研究以碳酸钡和二氧化钛为原料,采用固相法制备形貌均匀且四方性高的BaTiO_(3)粉体,系统研究了合成工艺(合成温度、升温速率和保温时间)对BaTiO_(3)粉体的影响。

通过TG/DTA、XRD和SEM等测试手段对BaTiO_(3)粉体进行表征,结果表明:合成温度主要影响BaTiO_(3)粉体的四方性,保温时间和升温速率主要影响BaTiO_(3)粉体的粒径和粒度分布;原材料经过90 r/min球磨24 h后,在合成温度1050℃、升温速率5℃/min和保温时间3 h的条件下,制备了平均粒径为400 nm、四方性(c/a)为1.0091的形貌均匀的BaTiO_(3)粉体。

本工作为固相法制备高可靠性MLCC用纯BaTiO_(3)粉体提供了良好的研究思路。

【总页数】4页(P22-25)【作者】路宇;周斌;韩冰;赵国祥;陈学锋;王根水【作者单位】中国科学技术大学稀土学院;中国科学院赣江创新研究院;南昌大学材料和物理学院;中国科学院上海硅酸盐研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ174【相关文献】1.碱金属氟化物对固相法合成钙钛矿型KTaO3粉体的影响2.固相法合成负热膨胀性粉体ZrW_2O_83.水热法制备高四方相钛酸钡粉体的研究4.微波固相法合成四方相钛酸钡纳米粉体5.甘氨酸对固相法合成钛酸钡粉体的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。