压电陶瓷钛酸钡的制备
新型压电陶瓷的研制
新型压电陶瓷的研制目前市场上主要存在的压电陶瓷是钛酸铅压电陶瓷。
该材料具有较高的压电系数和介电常数，因此在实际中得到了广泛的应用。
但是，钛酸铅压电陶瓷也存在一些缺点，如制备成本较高、质量不稳定、易受湿度和温度变化等因素的影响等。
因此，研究开发性能更为优越的新型压电陶瓷材料，不仅可以拓宽压电陶瓷的应用领域，还可以降低成本，提高产业竞争力。
当前，钛酸钡压电陶瓷已经成为一种备受关注的新型材料。
相较于钛酸铅压电陶瓷，钛酸钡压电陶瓷的制备成本更低、性能更加稳定，且其在高温环境下的性能更优秀。
因此，研究钛酸钡压电陶瓷的制备工艺和性能，对于推进压电陶瓷的应用具有十分重要的意义。
目前，关于钛酸钡压电陶瓷的研究主要集中在以下方面：一、制备工艺探究钛酸钡压电陶瓷的制备工艺是研究的关键。
目前，常用的制备方法有热压法、水热法、溶胶–凝胶法等。
热压法是一种常用的钛酸钡压电陶瓷制备方法，具有制备成本低、制备效率高、易于掌握等优点。
水热法通常用于制备纳米级的钛酸钡压电陶瓷粉体，该方法具有反应速度快、温度控制精密等优点。
溶胶–凝胶法则是利用液相反应、凝胶和焙烧等多个阶段进行制备，因此其具有可控性好、制备精度高等优点。
二、性能研究及应用钛酸钡压电陶瓷的性能研究主要包括压电性能、介电性能、热稳定性等指标。
目前的研究表明，钛酸钡压电陶瓷的压电系数约为钛酸铅压电陶瓷的1/3，介电常数、损耗角正切等指标也具有优秀的性能。
此外，钛酸钡压电陶瓷的应用在不断扩展，如用于声学传感器、燃气传感器、飞机结构震动控制等领域，都有很好的应用前景。
总之，钛酸钡压电陶瓷的研究对于提升压电陶瓷的应用效果具有非常重要的意义。
在今后的研究中，我们需要不断探索新的制备方法，同时加强对其性能与应用的研究，以促进压电陶瓷技术的发展与应用。
3 化学法合成BaTiO3铁电材料
3 化学法合成BaTiO3铁电材料实验地点：李云强B503一、实验目的1. 掌握化学法的原理与制备过程2. 掌握BaTiO3铁电材料的性质二、实验原理钛酸钡(BaTiO3)是典型的铁电材料, 是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一。
如可用作制备多层电容器(MLCC)、正温度系数(PTC)热敏电阻、压电陶瓷等。
BaTiO3 陶瓷粉体传统的制备方法是以BaCO3和TiO2为原料, 在1 150 ℃以上的高温条件下经固相反应得到。
但由于该法存在高温焙烧过程, 制得的粉体粒径大且分布范围宽, 虽经反复研磨, 产物粒径也只能达到微米级, 从而严重影响了陶瓷的性能。
随着现代陶瓷日益向高精度、高可靠性和微型化方向发展, 对粉体的粒径、纯度、形貌提出了越来越高的要求, 传统的固相法已不能适应科技的发展。
为了解决这一问题, 人们开发出各种制备BaTiO3陶瓷粉体的方法, 如溶胶-凝胶法, 该法易实现多组分均匀混合, 但制备时间较长, 产量小, 难工业化;水热法合成BaTiO3可在较低温度下直接生成, 产物粒径小, 但该法存在反应较难, 晶化时间长;普通化学法具有工艺简单的优点, 其中草酸盐共沉淀法已在工业生产中获得应用。
用该法制得的BaTiO3粉体质量比传统的固相反应法有很大的提高, 因此，本次实验主要学习草酸盐做共沉淀的化学法制备BaTiO3。
实验原理如下;TiO2++Ba2++2C2H22++xH2O BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO(C2O4)2·4H2O BaTiO3 +2CO +2CO2 +4H2O三、实验药品所用试剂均为分析纯, 包括Ti(OC4 H9)4、Ba(Ac)2、BaCl2·2H2 O 、Ba(NO3)2、H2C2O4·2H2 O 、NH3·H2O 等。
四、实验步骤注：以下的实验操作必须在通风厨中操作，且不能将头对着烧杯添加药品！！需制备5g的BaTiO3，请计算各原料所需量。
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。
钛酸钡制备实验报告
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。
钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)的制备工艺
钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）的制备工艺摘要：结合钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）的性质，介绍了钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3（（BNT）的制备工艺。
关键词：钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3BNT）制备工艺压电陶瓷是一类极为重要的﹑世界各国竞相研究开发的功能材料，被广泛应用于通信﹑家电﹑航空﹑探测和计算机等诸多领域，是最重要的电子材料之一。
但是现在使用的压电陶瓷材料仍是含铅的，其中铅基压电陶瓷中氧化铅约占原材料总量的70%。
氧化铅是一种有毒物质。
因此，无铅压电陶瓷成为研究的热点。
Bi0.5Na0.5TiO3（缩写为BNT）具有铁电性强、压电常数较大、介电常数小、声学性能好等优良特性，且烧结温度较低，被认为是最具吸引力的无铅压电陶瓷材料体系之一[1]。
一、钛酸铋钠0.5Na0.5TiO3（BNT）的性质钛酸钡（BaTiO3）是最早发现的典型无铅压电材料，其居里温度较低，工作温度范围较窄，压电性能属于中等水平。
当前研究多集中在对钛酸钡进行深度改性，如BT-Nb2O5-Co3O4﹑BT-Nb2O5-ZnO﹑BT-Bi2O3-TiO2均具有平缓的电容量温度特性。
[2]研究表明，上述材料体系的平缓温度特性得益于陶瓷中形成的细晶结构或壳-芯（core-shell）结构[3，4]。
钛酸铋钠Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）是1960年Smolensky等[5]首次合成并发现的具有钙钛矿结构的铁电体，同时为A0.5A′0.5TiO3，是钛酸盐系列的典型代表。
BNT在室温下是三方铁电相，在230℃时经历弥散相变转变为反铁电相，在320℃转变为四方顺电相，520℃以上BNT为立方相。
BNT具有弛豫铁电体的特征，具有相对较大的剩余极化强度Pr（38μC/cm）﹑压电系数大（kt，kp约50%）﹑介电系数小（240～340）﹑声学性能好（其频率常数Np=3200Hz？m）和极高的矫顽场（7.5kV/mm）。
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。
压电陶瓷的制备工艺
压电陶瓷的制备工艺压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有较高的压电效能和稳定的性能，在压电设备和传感器等领域有广泛应用。
下面将详细介绍压电陶瓷的制备工艺。
压电陶瓷制备工艺主要包括粉体制备、成型、烧结和后处理等步骤。
不同的压电陶瓷材料具有不同的制备工艺，下面将以铅锆钛酸钡（PZT）陶瓷为例进行介绍。
粉体制备是制备压电陶瓷的第一步，其目的是制备出具有良好压电性能的粉体。
一般来说，将过程原料中的铁氧体、碳酸钡、氧化钛和氧化铅等按一定比例混合，然后进行球磨或者其他研磨方法，使其成为微米级的均匀混合物。
成型是将粉体按照设计要求的形状和尺寸进行成型的过程。
常见的成型方法有压制和注射成型两种。
压制方法一般采用球形粉末和模具来制备成型，通过施加足够的压力使其形成所需形状。
注射成型是将粉料和有机胶进行混合，然后将该混合物注入到模具中，并通过脱模焙烧使其成型。
烧结是将成型后的陶瓷坯体加热到一定温度下，使其形成致密的陶瓷体的过程。
具体的烧结温度和时间需要根据不同的陶瓷材料来确定。
在烧结过程中，陶瓷体会发生晶粒长大和析出等变化，从而使其压电性能得到增强。
烧结后的陶瓷体需要进行后处理，主要是为了获得更好的性能。
常见的后处理方法包括水热处理、陶瓷体极化和金属电极附着等。
水热处理是将烧结后的陶瓷体放置在水中进行一定时间的处理，可以进一步提高其致密性和机械性能。
陶瓷体极化是将陶瓷体置于磁场中进行极化处理，通过改变材料的电极化方向来改善其压电性能。
金属电极附着是在陶瓷体上涂覆金属电极，以增加电极附近的压电效应。
除了以上步骤，压电陶瓷的制备还需要控制制备条件、优化配方和选择合适的烧结工艺等。
这些因素都会影响到压电陶瓷的性能和制备效果。
总结起来，压电陶瓷的制备工艺主要包括粉体制备、成型、烧结和后处理等步骤。
在制备过程中需要考虑到原材料的选择和比例、成型和烧结参数的控制以及后处理的优化等因素。
通过合理的制备工艺，可以获得具有良好压电性能和稳定性能的压电陶瓷材料。
钛酸钡制备实验报告
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。
钛酸钡粉体生产工艺流程
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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。
钛酸钡的制备和应用
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BaTiO3压电陶瓷纤维及其复合材料
钛酸钡BaTiO3压电陶瓷纤维及其复合材料钛酸钡铁电陶瓷是以钛酸钡及其固溶体为主晶相的陶瓷。
属钛钙矿型结构。
在温度高于120℃时为立方顺电相，温度在5～120℃时为四方铁电相，-80～5℃时为正交铁电相。
低于-80℃时为三方铁电相。
具有高介电性、压电性。
采用固相烧结法制取。
为陶瓷电容器的主要材料。
广泛用作铁电陶瓷器件和正温度系数热敏电阻材料。
特点：化学式为BaTiO3，属ABO3钙钛矿型结构。
在温度高于120℃时，BaTiO3为立方顺电相；温度在5~120℃时，为四方铁电相；温度在-80~5℃时，为正交铁电相；当温度低于-80℃为三方铁电相。
应用：由于钛酸钡具有高介电性，一直是陶瓷电容器的最主要材料。
另外，它经极化后具有压电性，因此可用于制作压电器件。
由于钛酸钡是具有氧八面体结构的有代表性的铁电体，多年来一直被作为典型的铁电陶瓷得到广泛研究与应用。
通过施主掺杂制成的钛酸钡半导体陶瓷，是正温度系数热敏电阻的基本材料.性能：铁电陶瓷的主要特性为：(1)在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；(2)存在电畴；(3)发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss定律；(4)极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线；(5)介电常数随外加电场呈非线性变化；(6)在电场作用下产生电致伸缩或电致应变.钛酸钡BaTiO3压电陶瓷纤维及其复合材料BaTiO3/piezoelectric ceramics Fiber复合材料，描述：采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡溶胶和粉末,并分别采用连续纺丝技术和粉末-溶胶混合挤出技术制备钛酸钡压电陶瓷纤维,系统研究钛酸钡纤维的结构和性能.17)掺杂钛酸钡的有机金属卤化物钙钛矿CaO 41.24%|TiO2 58.76%薄膜材料掺杂BaTiO3的有机金属卤化物Perovskite薄膜材料，Sn型有机金属卤化物钙钛矿薄膜描述：采用掺杂的方法把钛酸钡材料加入到钙钛矿材料当中,使其均匀的分散到钙钛矿溶液当中,然后采用旋涂的方法在介孔二氧化钛薄膜上旋涂含有钛酸钡的钙钛矿层,作为太阳能电池的光吸收层材料.18)钛酸钡界面修饰层的钙钛矿材料阴极界面修饰层改善平面p-i-n型钙钛矿，有机/无机杂化金属卤化物钙钛矿半导体材料描述：采用PCBM/C_(60)/LiF三层阴极界面修饰层(Cathode buffer layers,简称CBLs)来实现高性能的平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池,所制备的器件结构为:ITO/PEDOT:PSS/CH_3NH_3PbI_3-x Clx/CBLs/Al。
锆钛酸钡水热制备
当前，正处在跨越世纪的关键时刻，无论是高技术产业的发展，还是传统产业技术改造都对功能陶瓷的品种和性能提出了新的要求。此外，电子材料与元器件正面临着参与国际市场的激烈竞争，许多产品都要符合国际标准（IEC），升级换代，替代进口产品，赶超世界先进水平已到重要议事日程[]。
功能陶瓷是特种陶瓷的主要组成部分，就产值而言，功能陶瓷约占70%，工程结构陶瓷约为25%，生物陶瓷约占5%。功能陶瓷的开发应用首先依赖于新材料的发现和人工合成。由于现代科学技术的发展，化学与材料科学的发展与有机结合，产生了材料化学，物理与材料科学紧密结合形成了材料物理。近百年来新化合物、固溶体不断涌现，功能陶瓷领域中合成化合物及材料特性方面取得了某些重大进展。表1-1为几种典型陶瓷材料重大发现历程表。
压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。
大名鼎鼎的超导陶瓷材料也是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷在98K时具有超导性能，为超导材料的实用化开辟了道路，成为人类超导研究历程的重要里程碑。电容器陶瓷能储存大量的电能，目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支，在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应：热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料[]。
压电陶瓷是功能陶瓷中的重要代表，1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛酸钡（BaTiO3）铁电陶瓷上施加直流高压电场，使其自发极化沿电场方向择优取向，除去电场后仍能保持一定的剩余极化，使它具有压电效应，从此诞生了压电陶瓷。从那以后，压电陶瓷便广泛的应用于各行各业。所谓压电效应即为某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。压电陶瓷的制造特点是在直流电场下对铁电陶瓷进行极化处理，使之具有压电效应。一般极化电场为3~5kV/mm，温度100~150℃，时间5~20min。这三者是影响极化效果的主要因素。性能较好的压电陶瓷，如锆钛酸铅系陶瓷，其机电偶合系数可高达0.313~0.694。
钛酸钡的制备实验报告
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。
多层陶瓷电容器用钛酸钡的研制
01 引言
03 制备方法
目录
02 材料选择 04 工艺流程
05 性能测试
07 结论
目录
06 结果与讨论
引言
随着科技的快速发展，电子元器件的微型化和高性能化已成为趋势。多层陶 瓷电容器（MLCC）作为一种重要的电子元器件，在便携式设备和航空航天等领域 得到了广泛应用。而钛酸钡作为MLCC的关键材料之一，具有优异的介电性能和稳 定的化学性质，是制备高性能MLCC的关键要素。本次演示将介绍多层陶瓷电容器 用钛酸钡的研制，旨在提高MLCC的性能和稳定性。
工艺流程
制备多层陶瓷电容器用钛酸钡的工艺流程如下：
1、配料：按照钛酸钡的化学计量比，计算并称量钛酸钡的原料。
2、溶液制备：将称量好的原料溶解在适量的溶剂中，制备成均匀的溶液。
3、共沉淀：向上述溶液中加入沉淀剂，使钛和钡离子生成沉淀。控制沉淀 剂的用量和反应温度，以保证生成的沉淀为钛酸钡。
4、过滤与洗涤：将生成的沉淀过滤，并用溶剂洗涤以去除残余的杂质。
4、通过优化配料比例、溶液制备条件、热处理温度等工艺参数，可以进一 步提高钛酸钡粉末及所制备的MLCC的性能。
结论
本次演示介绍了多层陶瓷电容器用钛酸钡的研制，详细探讨了材料选择、工 艺流程、性能测试、结果与讨论等方面。
感谢观看
9、烧成与调整：将生坯进行烧成，使各组分发生相变和结晶，然后对烧成 后的MLCC进行性能调整。
10、测试与检验：对制备好的MLCC进行性能测试和检验，确保满足设计要求。
性能测试
为了评价多层陶瓷电容器用钛酸钡的性能，需要进行一系列测试。主要的测 试项目包括介电常数、介质损耗因数、绝缘电阻、耐电压等。这些测试通常采用 电子万能试验机、LCR数字电桥、高温炉等设备和仪器进行。通过这些测试，可 以获得钛酸钡粉末及所制备的MLCC的性能数据，从而评估其质量和可靠性。
Bi、Cu共掺杂钛酸钡基压电陶瓷的制备与研究
高到 １ ５ ５℃ ， 温度 １ ２ ４ ０℃ 烧 结 样 品 表 现 出 最 佳 的 综 合 压 电 性 ， 压 电常数 （ ｄ 。 。 ） 为 ８ ０ ｐ Ｃ ／ Ｎ， 机 电耦合 系数 （ ） 为 １ ２ ． ６ ， 品质 因数 （ Ｑ ｍ ） 为３ １ ０ ， 压 电常 数 （ 。 ） 为一１ ６ ． ８ ｐ Ｃ ／ Ｎ， 且 其 压 电性 的温 度 稳 定 性 有 了很 大 提 高 。
．
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第３ ５ 卷第４ 期
２ ０ １ ３ 年Ｏ ８ 月
压
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与
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光
Ｖｏ １ ． ３ ５ ＮＯ ． ４
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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↑。
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。
2.2.4 复合过氧化物法德国专利(DE-24332791)和日本专利(JP昭49-69399)分别提出了通过复合过氧化物前驱体制取BaTiO3粉体的方法，中国专利(CN1061776)也提出了一种改进方法，即在NH3·H2O 和H202混合溶液中加入等物质的量的TiO2-盐和Ba2+的混合水溶液，用氨水调节溶液pH，得到复合过氧化物沉淀。
用水洗涤至无氯离子后，脱水并干燥。
在400-600℃温度下煅烧，得到50-100nm的晶体。
该法原料易得，产品纯度和粒度都能达到要求，但制得的BaTiO3粉体粒子结块严重，并使用过量的：H2O2。
2.2.5 碳酸盐沉淀法此法可分为液相悬浮碳酸盐沉淀法和碳酸盐共沉淀法。
碳酸盐共沉淀法是在控制一定pH条件下，把沉淀剂(NH4)2CO3，溶液缓慢加入到等物质的量的BaCl2和TiCl4混合水溶液中，得到高分散BaCO3和TiO(OH)2沉淀。
对沉淀物过滤、洗涤、干燥、煅烧(1 300℃)，得到BaTiO3粉体。
该法原料易得，操作简单适于大规模生产。
但易掺杂，煅烧温度高，操作条件的微小变化对产物理化性能有较大影响。
为克服上述不足，全学军等提出了较合理的改进方法。
2.2.6 超重力反应沉淀法超重力反应沉淀法(HGRP)是近年新兴的一种粉体制备技术。
北京化工大学陈建峰教授利用此法，可制备出颗粒尺寸在30-100nm范围内的纳米钛酸钡粉体，而且所得粉体具有良好的烧结和介电性能。
2.3 水热合成法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蒸汽压力下，使原始混合物进行反应的合成方法。
近年来用水热法制备高质量亚微细BaTiO3微粒受到了广泛关注，如通过高活性水合氧化钛与氢氧化钡水溶液反应，反应温度和压力大大降低，合成的钛酸钡粉体粒径在60-100am之间。
清华大学研究出了一种从溶液中直接合成钛酸钡纳米粉体的方法，并申请了专利。
Maclaren研究了水热法合成BaTiO3的反应机理，得到了形成BaTiO3的基本条件。
水热法可在较低温度下直接从溶液中获得晶粒发育完好的粉体，且粒度小，化学成分均匀，纯度高，团聚较少。
该法原料价格低，Ba/Ti物质的量比可准确地等于化学计量比，粉体具有高的烧结活性。
但该法存在需要较高压力，氯盐易引起腐蚀，采用活性钛源时要控制活性钛源前驱体的水解速率，避免Ti-OH基团快速自身凝聚和Ba缺位等问题。
2.4溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指将金属醇盐或无机盐水解成溶胶，然后使溶胶凝胶化，再将凝胶干燥焙烧后制得纳米粉体。
其基本原理是：Ba和Ti的醇盐或无机盐按化学计量比溶解在醇中，然后在一定条件下水解，使直接形成溶胶或经解凝形成溶胶。
再将凝胶脱水干燥、焙烧去；除有机成分，得到BaTiO3粉体。
根据使用的原料不同，溶胶—凝胶法可分为几种。
2.4.1 醇盐水解法一般以Ba和Ti的醇盐为原料。
将两种醇盐按化学计量溶解在醇中，或用钡钛双金属醇盐溶解在醇中。
然后在一定条件下水解，最后将水解产物经过热处理制得BaTiO3粉体。
该法制得的粉体纯度高、分散性好、烧结活性好、粒度小，并且在制成溶液中一步加入掺杂剂，如镧、钕、钪、铌等元素，从而获得原子尺寸混合掺杂。
该方法可以制备多组分钛酸钡基陶瓷粉体。
但醇盐价格高，且容易吸潮水解，不适合大规模生产。
2.4.2 羧基醇盐法羧基醇盐法是指加热丙酸钡与乃醇盐的乙醇溶液而形成单一Ba-Ti凝胶的方法。
因为T1醇盐在水溶液中水解，容易形成水合氢氧化钛沉淀，所以在应用n醇盐作为原料时，用醋酸进行改性，可形成更为稳定的酰基前驱体。
钛酯和醋酸钡在水溶液中混合后形成Ba-Ti凝胶，不定型的Ba-Ti凝胶通常是由类似TiO2玻璃的网络组成，Ba离子杂乱地分布在TiO2骨架中，Ba和Ti离子间的扩散距离仅10-20nm，不定型Ba-Ti凝胶的煅烧温度低于700℃。
不定型Ba-Ti凝胶到晶态钛酸钡的形成机理还不清楚，在煅烧过程中发现有BaCO3产生，说明钛酸钡的形成有一部分是由BaCO3和TiO2经固相反应生成。
此法合成的钛酸钡晶粒形貌不利于成形烧结。
2.4.3 氢氧化物醇盐法用氢氧化钡和异丙烷酸氧钛为原料合成陶瓷粉体，反应只能在pH为11-14的范围内进行，生成的阴离子团Ti(OH)2-6与Ba2+经缩合反应形成Ti(OH)6Ba络合物。
若往溶液中快速添加Ba醇欺，则有利于Ti(OH)6Ba络合物的形成。
但该过程中控制Ti-OH官能团的自缩合反应是非常困难的，容易得到富Ba相和Ti的混合物，控制反应过程的条件非常重要。
2.4.4 溶胶-凝胶自燃合成法溶胶-凝胶自燃合成(SAS)法和自蔓延低温燃烧合成(SI另)法是指有机盐与金属硝酸盐在加热过程中发生氧化还原反应，燃烧产生大量气体，可自我维持并合成所需产物的一种材扭合成工艺。
其主要特点是：燃烧体系的点火温度低(50-200℃)；燃烧火焰温度低(1 000-1 400℃)，可获得具有高比表面积的陶瓷粉体；各组份达到分子或原子水平的复合；反应迅速，一般在几分钟或几十分钟内完成；耗能低；所用设备和工艺简单、投资少；产品自净化；纯度易于提高；合成的粉体疏松多孔，分散性好，并获得多组元复合氧化物。
2.4.5 双金属醇盐法用金属钡棒和乙二醇甲醚为原料，在0℃水浴和氮气保护下充分反应形成混浊状溶液，然后将溶液在130℃温度下回流至溶液呈褐色透明，冷却到室温，合成钡先驱体和化学纯钛酸丁酯。
二者按钡钛物质的量比为1：1配料混合后，在130℃下回流1 h，获得钡钛复合醇盐，然后加入一定量的去离子水，溶液迅速成胶。
将湿凝胶陈化7d后，干燥成干凝胶，再进行热处理，得到钛酸钡陶瓷粉体。
此反应可在150℃下合成BaTiO3；纳米粉体，晶粒尺寸在14-16nm范围内。
2.4.6 钛酸丁酯钡盐汝钛酸丁酯和钡盐经水解形成溶胶，溶胶经干燥、煅烧制得纳米钛酸钡。
李青莲等采用硼脂酸钡与钛酸丁酯反应(SAG法)制备出了粒径约20nm的BaTiO3；粉体。
李东升等以化学纯钛酸丁酯和分析纯醋酸钡、正丁醇和冰醋酸为原料制得平均粒径约35nm、外貌近似球形的PTCR钛酸钡粉体。
2.5气相反应法此法采用金属氯化物或金属醇盐为原料，通过电弧、燃烧、激光诱导等方式加热，气相反应后得BaTiO3粉体。
金属醇盐燃烧制取BaTiO3粉体，是把钡、钛醇盐以等物质的量混合并溶于有机溶剂，再与助燃气体一起通人雾化器中，经燃烧、分解，使游离的钡、钛离子直接反应，生成高纯、微细、均匀的钛酸钡粉体。
产品粒径小、组分均匀，但设备复杂、成本高，目前尚无工业应用价值。
2.6微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、油相和水相组成的热力学稳定体系。
Beck等将钡盐和钛盐的混合水溶液分散在一种有机相中形成微乳液，将此微乳液与共沉淀剂或与用共沉淀剂的水溶液制成的微乳液进行混合，形成钛酸钡的前驱体沉淀，经分离、洗涤、干燥、煅烧得纳米钛酸钡粉体。