钛酸钡的性质 制备方法 以及用途

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。

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。

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。

钛酸钡来源：世界化工网（）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。

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。

纳米钛酸钡的结构性能及制备方法摘要：钛酸钡纳米材料具有高介电常数和低介质损耗等优异的性能，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。

本文主要介绍了钛酸钡结构性能、应用方向和纳米钛酸钡制备方法。

关键词：钛酸钡结构性能制备方法粉体前言钛酸钡（BaTiO3）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，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，广泛的应用于半导体陶瓷和电子工业等方面。

一、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。

在此结构中钛离子居于氧离子构成的氧八面体中央，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。

钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。

从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。

当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系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。

钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。

综上所述，在整个温区（<1618℃），钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。

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。

钛酸钡的制备和应用钛酸钡是一种常见的无机化合物，其分子式为BaTiO3。

它具有许多独特的性质和应用，是电子、光学和材料科学领域中的重要材料之一。

本文将介绍钛酸钡的制备和应用，并深入探讨其在各个领域中的应用。

一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是钛酸钡制备的一种常用方法，它需要将钛酸酯和钡盐加入溶剂中混合，制备出含有气凝胶的溶胶。

随后将溶胶先在室温下烘干，再在高温下煅烧，就能得到钛酸钡材料。

该方法的优点在于制备出的钛酸钡材料具有高结晶度、均匀分布的微观结构和纳米级的晶粒尺寸，使得它在材料科学和纳米科技领域具有非常广泛的应用。

2. 水热法水热法也是一种常用的钛酸钡制备方法。

它需要将钛酸酯和钡盐加入水溶液中，再加入一定量的氢氧化钠作为催化剂，经过高温高压的处理，即可得到钛酸钡材料。

该方法的优点在于反应条件温和，操作简单，同时也能制备出具有高结晶度和均匀的微观结构的钛酸钡材料。

二、应用领域1. 钛酸钡在电子领域的应用钛酸钡具有独特的介电性质，因此在电子领域中得到广泛的应用。

它不仅可以制备出高电容铁电材料，用于电容器和MEMS器件中，还可以作为压电陶瓷用于超声波传感器和换能器。

此外，钛酸钡还可以用于制备晶体管和太阳能电池电极，为移动通信和固态储存器提供更高效的性能。

2. 钛酸钡在光学领域的应用钛酸钡的介电和光学性质也使其成为光学领域中的一种重要材料。

它可以用于制备出高效的可见光电介质，用于光学记录和储存等领域中，还可以用于制备可调谐激光器和频率倍增器等器件。

此外，钛酸钡还可以用于制备压电陶瓷，作为光学传感器和无线光通信设备中的压电换能器。

3. 钛酸钡在材料科学领域的应用因为钛酸钡具有良好的介电和压电性质，因此在材料科学领域中也得到了广泛的应用。

它可以制备铁电和压电材料，用于声波传感器、鸣笛器和流量传感器的制作中。

此外，钛酸钡还可以用于制备超导薄膜、固态电解质和防辐射材料等，以满足不同领域中的需求。

三、总结钛酸钡是一种重要的无机化合物，具有良好的介电、压电和光学性质，因此在电子、光学和材料科学领域中得到了广泛的应用。

钛酸钡的原理及应用1. 钛酸钡的原理•钛酸钡是一种化学化合物，化学式为BaTiO3。

它是由钡阳离子（Ba2+）和钛酸根离子（TiO3^-）组成的。

钛酸钡具有特殊的晶体结构和性质。

•钛酸钡的晶体结构属于钙钛矿结构，即每个钛酸钡晶胞中有一个钡离子占据正方形的顶点，八个钛离子占据正方体的八个顶点，每个钛离子周围有六个氧离子排列成八面体。

这种结构使得钛酸钡具有很强的铁电性能。

•钛酸钡具有较大的介电常数和介电损耗极低的特点。

在室温下，钛酸钡晶体的介电常数可达到300-400，是常见介电材料中最高的之一。

2. 钛酸钡的应用2.1 电子器件•钛酸钡的铁电性能使其在电子器件中得到广泛应用。

利用钛酸钡的铁电性质可以制备电容器、压电陶瓷等器件。

钛酸钡电容器是现代电子器件中常用的一种电子元件，具有高电容量、高介电常数和快速响应等优点，广泛应用于通信设备、储能装置和电力系统中。

•钛酸钡陶瓷具有良好的压电性能，可以将机械能转化为电能，因此被广泛应用于传感器和声波器件中。

钛酸钡压电陶瓷常用于超声波传感器、无线电频率滤波器和扬声器等器件中，具有灵敏度高、响应快的特点。

2.2 陶瓷材料•钛酸钡具有优异的烧结性能和热稳定性，因此被广泛应用于陶瓷材料领域。

钛酸钡陶瓷通常具有高硬度、高强度和较好的耐磨性，被用作制作陶瓷刀具、陶瓷垫片和陶瓷绝缘体等材料。

•钛酸钡陶瓷在光学和电子领域也有重要应用。

钛酸钡陶瓷的透明性较好，可用于制备光学窗口、激光介质和光纤等器件。

此外，由于钛酸钡具有高介电常数和低介电损耗，因此被应用于微波和射频电子设备中，用于制作天线和滤波器等器件。

2.3 医疗器械•钛酸钡具有优异的生物相容性和生物活性，被广泛应用于医疗器械领域。

钛酸钡可以与骨组织良好结合，被用作骨修复和替代材料。

钛酸钡陶瓷可以用于制作骨板、人工骨、人工关节和牙科修复材料等医用器械。

•钛酸钡也可以用于制备生物陶瓷，用于修复牙齿和骨骼缺损。

由于钛酸钡具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于口腔修复学和骨科医学中。

钛酸钡的制备实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过钛酸钡的制备过程，了解化学反应的原理和操作技巧，并掌握合成钛酸钡的方法。

2. 实验原理钛酸钡的化学式为BaTiO3，是一种重要的铁电材料。

其制备过程主要包括两个步骤：首先制备出钛酸钠（Na2TiO3），然后通过钠钛酸钡（Na2BaTiO3）与硫酸钡（BaSO4）反应生成钛酸钡。

3. 实验器材和试剂- 器材：烧杯、三角瓶、漏斗、玻璃棒等。

- 试剂：氢氧化钠（NaOH）、硝酸钡（Ba(NO3)2）、硫酸钛（TiOSO4）、浓硫酸（H2SO4）等。

4. 实验步骤4.1 钛酸钠的制备4.1.1 实验材料准备分别取出适量的硝酸钡和硫酸钛溶液，配制成0.50mol/L的硝酸钡溶液和0.25mol/L的硫酸钛溶液。

4.1.2 反应操作1. 在烧杯中取出10mL的硝酸钡溶液，并逐渐滴加30mL的硫酸钛溶液。

2. 在滴加过程中，用玻璃棒搅拌溶液，以促使反应充分进行。

3. 反应完成后，将溶液转移到三角瓶中，并用冷水冷却。

4.2 钛酸钡的制备4.2.1 实验材料准备分别取出适量的钠钛酸钡和硫酸钡溶液，配制成0.50mol/L的钠钛酸钡溶液和0.50mol/L的硫酸钡溶液。

4.2.2 反应操作1. 将钠钛酸钡溶液和硫酸钡溶液分别取出10mL。

2. 将两种溶液分别倒入漏斗中，并同时以相同速率滴入反应瓶中。

3. 反应结束后，将反应瓶中的溶液过滤，并将沉淀用水洗涤。

4. 将洗涤后的沉淀放在干净的玻璃片上，用干燥器进行干燥。

5. 实验结果与讨论经过以上步骤制备得到的钛酸钡样品，在观察下微型显微镜下呈现出结晶形态，并且颜色均匀。

通过X射线衍射测试，验证了其晶体结构的正确性。

6. 实验结论本实验成功制备得到了钛酸钡样品，并通过X射线衍射测试确认了其晶体结构的正确性。

通过这个实验，我们了解了化学反应的原理和操作技巧，并掌握了合成钛酸钡的方法。

7. 实验感想本实验的操作相对简单，但在实际操作过程中仍然需要细心和耐心，以确保实验结果的准确性。

纳米钛酸钡的结构性能及制备方法摘要：钛酸钡纳米材料具有高介电常数和低介质损耗等优异的性能，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。

本文主要介绍了钛酸钡结构性能、应用方向和纳米钛酸钡制备方法。

关键词：钛酸钡结构性能制备方法粉体前言钛酸钡（BaTiO3）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，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，广泛的应用于半导体陶瓷和电子工业等方面。

一、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。

在此结构中钛离子居于氧离子构成的氧八面体中央，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。

钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。

从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。

当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系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。

钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。

综上所述，在整个温区（<1618℃），钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。

钛酸钡制备实验报告
实验目的：通过合成过程，探究钛酸钡的制备方法。

实验原理：钛酸钡是一种重要的无机功能材料，常用于制备光电材料、催化剂等。

其制备方法有多种，常见的包括水热法、溶胶-凝胶法等。

本实验采用水热法制备钛酸钡。

实验器材：反应釜、电子天平、热水槽、称量瓶、三角瓶、玻璃棒等。

实验步骤：
1.首先，将适量的钛酸和氯化钡分别称量入两个称量瓶中，根据钛酸钡化学计
量比确定两者的质量比。

2.将钛酸和氯化钡加入反应釜中，加入适量的去离子水，充分搅拌均匀。

3.将反应釜置于热水槽中，调节水温至适当范围，保持一段时间进行水热反
应。

反应时间根据具体实验要求确定。

4.将反应釜取出，将反应液过滤，得到沉淀。

5.将沉淀洗涤至中性，将洗涤后的沉淀干燥，得到钛酸钡产物。

6.对产物进行表征分析，如X射线衍射、红外光谱等。

实验结果：通过实验，成功合成了钛酸钡产物。

通过X射线衍射分析，确认产物为纯钛酸钡。

通过红外光谱分析，确认产物的结构为钛酸钡晶体结构。

实验讨论：
1.水热法制备钛酸钡具有反应速度快、产物纯度高的优点，但操作较为繁琐。

2.在反应过程中，控制水热反应时间对产物的晶型和粒度分布具有重要影响。

3.洗涤过程需要注意控制洗涤液的pH值，避免对产物造成影响。

4.对产物的表征分析可以进一步验证产物的纯度和结构。

实验结论：本实验通过水热法成功合成了钛酸钡产物，通过表征分析确定其为纯钛酸钡。

实验过程中需要注意控制反应条件、洗涤过程及表征分析方法的选择，以获得准确的实验结果。

半导体钛酸钡用于电介质材料引言：电介质材料是一种能够在电场中存储能量的材料。

半导体钛酸钡是一种具有优异电介质性能的材料，具有较高的介电常数和低的损耗。

本文将介绍半导体钛酸钡的组成、制备方法、电介质性能以及应用领域等相关内容。

一、半导体钛酸钡的组成半导体钛酸钡是由钛酸钡（BaTiO3）组成的材料。

钛酸钡是一种钙钛矿结构的陶瓷材料，由钡离子（Ba2+）和钛离子（Ti4+）以及氧离子（O2-）组成。

其晶体结构稳定，具有良好的电介质特性。

二、半导体钛酸钡的制备方法半导体钛酸钡的制备方法主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。

固相法是最常用的制备方法之一，将适量的钛酸和钡酸混合后，在高温下进行烧结得到钛酸钡陶瓷。

溶胶-凝胶法通过溶胶-凝胶过程使得钛酸钡的颗粒变得更细小均匀，提高了材料的性能。

水热法则是在高压、高温的条件下，通过水热反应合成钛酸钡纳米颗粒。

三、半导体钛酸钡的电介质性能半导体钛酸钡具有优异的电介质性能，主要表现在以下几个方面：1.高介电常数：半导体钛酸钡具有较高的介电常数，通常在几百到几千之间，这使得它能够在电场中存储更多的能量。

2.低损耗：半导体钛酸钡的损耗角正切值较低，通常在0.01以下，这意味着在电场作用下，材料的能量损耗较小。

3.良好的绝缘性能：半导体钛酸钡具有良好的绝缘性能，能够有效阻止电流的流动，使得其在电介质材料中得到广泛应用。

四、半导体钛酸钡的应用领域半导体钛酸钡作为优秀的电介质材料，广泛应用于以下领域：1.电容器：由于半导体钛酸钡具有高介电常数和低损耗，可以用于制造高性能的电容器，用于存储和释放电能。

2.电子器件：半导体钛酸钡作为电介质材料，可以用于制造电子器件中的绝缘层，如电容器、电感器等。

3.传感器：半导体钛酸钡具有良好的电介质性能，可以用于制造压力传感器、湿度传感器等，用于检测环境参数的变化。

4.超级电容器：半导体钛酸钡可以作为超级电容器的电介质材料，用于高能量密度和高功率密度的应用。

钛酸钡范文钛酸钡钛酸钡是一种重要的无机化合物，化学式为BaTiO3，是一种白色固体。

它是一种具有高介电常数和压电效应的材料，因此广泛应用于电子和电器领域。

钛酸钡的研究与应用，对现代科技的进步具有重要意义。

本文将全面介绍钛酸钡的性质、制备方法、结构特点以及其在电子和电器领域的应用。

首先，我们来了解钛酸钡的性质。

钛酸钡是一种无机离子化合物，其晶体结构为立方晶系。

它具有高介电常数和压电效应，使其在电子和电器领域得到广泛应用。

此外，钛酸钡还具有热稳定性和耐腐蚀性，这使得它在高温和恶劣环境中具有良好的性能。

接下来，我们将介绍钛酸钡的制备方法。

目前，制备钛酸钡的方法主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热合成法。

固相法是最常用的制备方法之一，其基本原理是通过固态反应将钛酸铋和钡化合物在高温下反应得到钛酸钡。

溶胶-凝胶法是一种新兴的制备方法，通过溶液中的化学反应来制备纳米级的钛酸钡。

水热合成法则是通过在高温高压的水溶液中合成钛酸钡。

各种方法都各有优缺点，具体选择哪种方法取决于所需的纯度、颗粒大小和形貌等因素。

然后，我们将介绍钛酸钡的结构特点。

钛酸钡的晶体结构属于钙钛矿结构，每个钛酸钡分子中有一个钡离子和一个钛离子。

钛离子位于晶体的中心位置，被八个氧离子包围，形成一个八面体结构。

钡离子则位于八个八面体中心的空隙位置。

这种结构使得钛酸钡具有良好的电学性能。

最后，我们将讨论钛酸钡在电子和电器领域的应用。

由于钛酸钡具有高介电常数和压电效应，可以用于制备电容器、压电陶瓷和谐振器等电子元件。

在电容器中使用钛酸钡可以提高其电容量和稳定性。

同时，钛酸钡还可以用于制备压电陶瓷，广泛应用于声波发生器、传感器和振动马达等领域。

此外，钛酸钡还可以应用于光电器件、电子存储器和光学传感器等领域，这些应用有助于提高电子器件的性能。

总结起来，钛酸钡是一种重要的无机化合物，具有高介电常数和压电效应。

本文全面介绍了钛酸钡的性质、制备方法、结构特点以及其在电子和电器领域的应用。

钛酸锶钛酸钡钛酸镁钛酸锶、钛酸钡和钛酸镁是三种重要的钛酸盐化合物。

它们在材料科学、化学工程、电子工程等领域具有广泛的应用。

本文将对这三种化合物的性质、制备方法以及应用进行详细的介绍。

钛酸锶（Strontium Titanate，SrTiO3）是一种重要的钛酸盐化合物。

它具有高介电常数、低损耗和良好的光学性能，因此在电子器件、光学器件和能源存储等领域有广泛的应用。

钛酸锶的晶体结构为立方晶系，晶格常数为a=3.905 Å。

它可以通过固相反应、溶胶-凝胶法、水热法等多种方法制备。

其中，固相反应是最常用的制备方法。

在固相反应中，将钛酸钡和钛酸锶按照化学计量比混合，然后在高温下进行煅烧，最终得到钛酸锶。

钛酸钡（Barium Titanate，BaTiO3）是另一种重要的钛酸盐化合物。

它具有高介电常数、压电性和铁电性，因此在电子器件、声学器件和传感器等领域有广泛的应用。

钛酸钡的晶体结构为四方晶系，晶格常数为a=3.994 Å，c=4.035 Å。

钛酸钡可以通过固相反应、溶胶-凝胶法、水热法等多种方法制备。

其中，固相反应是最常用的制备方法。

在固相反应中，将钛酸钡和钛酸钡按照化学计量比混合，然后在高温下进行煅烧，最终得到钛酸钡。

钛酸镁（Magnesium Titanate，MgTiO3）是一种较为常见的钛酸盐化合物。

它具有高介电常数、低损耗和良好的热稳定性，因此在电子器件、介质材料和陶瓷材料等领域有广泛的应用。

钛酸镁的晶体结构为正交晶系，晶格常数为a=5.011 Å，b=5.011 Å，c=14.137 Å。

钛酸镁可以通过固相反应、溶胶-凝胶法、水热法等多种方法制备。

其中，固相反应是最常用的制备方法。

在固相反应中，将钛酸镁和钛酸钡按照化学计量比混合，然后在高温下进行煅烧，最终得到钛酸镁。

这三种钛酸盐化合物在材料科学和化学工程领域有广泛的应用。

首先，它们可以作为介电材料用于电子器件中。