背景及概述[1][2]
鈦酸鋇淺灰色或米色粉末。比重：四方晶型為6.017，六方晶型為5.806。熔點1，625℃。不溶于水和堿，微溶于稀酸，溶于濃硫酸和氫氟酸。由二氧化鈦與碳酸鋇在1，300℃左右煅燒而得。是一種重要的“鐵電體”。當溫度低于 120℃時具有鐵電性質(zhì)。有穩(wěn)定的電滯性質(zhì)，可用來制造非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計算機的記憶元件等； 有較大的介電常數(shù)，可用以制造體積很小、電容很大的微型電容器。
此外，還具有顯著的“壓電性能”，可用來制造超聲波換能器。鈦酸鋇是鈦酸鹽系列電子陶瓷的主要原料，作為一種鐵電陶瓷材料，由于其具有高的介電常數(shù)和低介電損耗的特點，已被廣泛用作冉瓷電容器。尤其是多層冉瓷電容器(MLCCs)的介質(zhì)材料 1998年冉瓷電容器工業(yè)使用了約11000噸的鈦酸鋇基介電材料，約占總消耗量的90。
鈦酸鋇基材料的應用主要包括壓電器件、熱敏電阻(PTc)、電光顯示板、聚合物基復合材料以及涂層。先進冉瓷材料的優(yōu)良性能要通過其特殊的化學組成和微觀結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，而連又需要陶瓷加工過程各連續(xù)工藝步驟的細心控制。工藝步驟主要包括粉體制備、耪體分級、流變性控制、固化與成型、燒結(jié)、最后的機加工和質(zhì)量檢查。粉體的制備作為先進材料的步，是原料的準備階段，它的性能直接影響冉瓷材料的組成與結(jié)構(gòu)，進而影響到材料的性能。
傳統(tǒng)的鈦酸鋇制備是高溫固相法，用此方法獲得的粉體粒徑大，尺寸分布不均勻。團聚現(xiàn)象嚴重，限制了它的應用范圍，如無法用于可靠的介電層厚度小于5m的MLCCs的制造 ]隨著鐓電子技術的發(fā)展，技術上對BaTiO3粉體提出了越來越高的要求，如較準確的化學計量的鋇鈦比、粒徑小、粒度分布好、單分散等特點 為此，在傳統(tǒng)方法的基礎上，根據(jù)各應用領域的特點，已開發(fā)了多種制備高性能的BaTiO3粉體的方法 為了指導BaTiO3粉體的生產(chǎn)和探索新的制備方法。
結(jié)構(gòu)
應用[3]
鈦酸鋇是重要的化工原料，近年來發(fā)現(xiàn)其在電子元器件制造方面用途十分廣 泛，特別是制造PCT熱敏電阻及高性能電子陶瓷、電容器方面的重要原料，隨著研究的深入，人們還看到了超微粒鈦酸鋇能使電子元器件的大容量、小型化、薄膜化、多元化方面的 優(yōu)點更為突出。其應用舉例如下：制備一種鈦酸鋇泡沫陶瓷/熱固性樹脂復合材料。
以有機添加劑為助劑，去離子水為溶劑，納米鈦酸鋇為陶瓷原料，混合研磨后形成一定固含量的漿料；將預處理的聚合物海綿浸漬于漿料中進行掛漿處理后，排除多余的漿料并干燥，得到鈦酸鋇泡沫陶瓷生坯，經(jīng)燒結(jié)，得到一種鈦酸鋇泡沫陶瓷；將熔融態(tài)可熱固化的樹脂浸沒鈦酸鋇泡沫陶瓷孔隙，再經(jīng)熱固化處理即得到一種鈦酸鋇泡沫陶瓷/熱固性樹脂復合材料。
所制備的鈦酸鋇泡沫陶瓷/熱固性樹脂復合材料兼具高介電常數(shù)和低介電損耗的優(yōu)點，通過調(diào)節(jié)泡沫陶瓷骨架的含量可實現(xiàn)陶瓷在樹脂中的分散及復合材料介電性能的控制；同時，制備方法簡單易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
制備[2]
1. 水熱法
水熱法合成BaTiO3晶體粉末受到了人們的高度重視，且已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該法的優(yōu)點是，能夠在較低的溫度下，直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完整的粉末，粉體的純度高、化學成分均勻、粒徑小、粒子尺寸分布好。其過程一般是將Ba(OH)2溶液與一定形式的鈦源，如TiO(OH)2、TiO 等混合后，轉(zhuǎn)入到高壓釜中，在一定的溫度和壓力下+水熱合成晶化的BaTiO3的粉體。
所得BaTiO3的理化性能與水熱條件、反應物Ba/Ti比及所用鈦源的種類有直接關系。用Ba(OH)2水溶液與水合TiO 懸浮的混合物進行水熱處理，根據(jù)水熱條件的不同，可得到平均粒徑為0.04～0.1lμm的產(chǎn)物，而用金紅石型TiO2為鈦源時，在相同條件下，得到的BaTiO3的粒徑為0.2～0 .7μm。但兩者的晶粒尺寸仍保持約為0 05μm。
2. 微乳液法
這種方法是將鋇鹽和鈦鹽的混合水溶液分散在一種有機相中，形成徽乳液，將此徽乳液與共沉淀荊或與用共沉淀劑的水溶液所制成的微乳液進行混合反應，形成BaTiO 的前驅(qū)體沉淀，經(jīng)分離、洗滌、干燥，煅燒得BaTiO3粉體。該方法的優(yōu)點是利用徽乳液的微觀環(huán)境，較好地控制前驅(qū)體的粒子形狀及分散性，但操作過程較復雜。
用草酸為沉淀荊，比較了傳統(tǒng)的草酸鹽共沉淀法，單一徽乳液共沉淀法和雙徽乳液共沉淀法表明，用雙徽乳液共沉淀法所得的草酸鹽前驅(qū)體煅燒2h時就可以獲得單一鈣鈦礦相的鈦酸鋇，而對于單一徽乳液法所得的前驅(qū)體的熱處理溫度需要600℃。與傳統(tǒng)共沉淀法相比，用徽乳液法所得到的鈦酸鋇粉體顯示出較好的特性，如很好的結(jié)晶性、粒子尺寸小，很低程度的團聚，但它們含有約0.2 (重量)的碳酸鋇作為雜質(zhì)相。
3. 低溫直接合成法
其工藝過程是，將四氧化鈦緩慢地滴入到冰冷的溫度低于l0℃的硝酸中，把此溶液作為鈦源。同時，把Ba(OH)2·8H2O溶解在無CO2的離子交換水中，并用KOH調(diào)節(jié)其pH值，使其大于13.0，把此溶液作為鋇源。將pH值小于1.0的冰鈦液緩慢滴入到鋇液中，很快生成白色沉淀，將沉淀過濾、洗滌，在70℃干燥16h，得到產(chǎn)物。用此方法可以制得粒徑約為l0nm的鈦酸鋇晶體。
該方法的特點是：(1)在強酸與強堿問的中和反應中放出的中和熱可作為生成鈦酸鋇的驅(qū)動力；(2)鈦酸鋇可以通過鈦離子和鋇離子直接合成，而不經(jīng)過中間體。結(jié)果表明，鈦酸鋇可以在大于50℃，Ba/Ti比大于5的條件下形成。在恒定的溫度下，粒子尺寸隨Ba/Ti摩爾比的增加而減小，而在Ba/Ti摩爾比一定時，粒子尺寸不隨反應溫度的變化而變化。
4. 機械活化法
在上述方法中，除水熱法外，幾乎所有的化學合成法都需要經(jīng)過前驅(qū)體的高溫煅燒過程。此外，大多數(shù)的這些化學合成法都需要高純的無機或金屬有機化合物作為其起始物料，這些原料比起廣泛使用的氧化物和碳酸鹽貴得多。
機械合金化方法最韌是為合成金屬間化物和臺金化臺物而開發(fā)的，后來用于制備各種磁性和非晶態(tài)材料．最近，機械活化法又用來改善原始物料的反應性，以便使所要求的陶瓷相在較低的煅燒溫度下合成。用機械活化法，以BaO和TiO2為原料，在氮氣氛中，沒有任何附加熱處理的條件下，合成了鈣鈦礦相的BaTiO3粉體，x 射線衍射表明，它具有很好的納米晶體結(jié)構(gòu)。
5. 溶劑熱法
一種溶劑熱法合成鈦酸鋇粉末的新方法，所得的單一相BaTiO3粉末具有低程度的團聚和規(guī)則的形狀。與水熱過程相比，通過溶劑熱反應合成BaTiO3粉末要困難得多。尺寸分布狹窄的BaTiO3晶體粉末可以在甲醇、乙醇或異丙醇中合成與水熱過程不同的是，即使在有堿怍催化劑時，用溶劑熱法也不能合成四方相的BaTiO3粉末。溶劑熱法是將BaTiO3前驅(qū)體凝膠粉末在醇溶液中進行熱處理的過程，與水熱過程相比，成本較高，安全性也需高度重視。
主要參考資料
[1] 化學詞典
[2] 鈦酸鋇的制備研究進展
[3] 梁國正；鄭龍輝；顧嬡娟；張鵬飛；袁莉.一種鈦酸鋇泡沫陶瓷/熱固性樹脂復合材料及其制備方法CN201610014636.0 ，申請日20160111