钛酸钡

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。

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：