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钛酸钡

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钛酸钡
识别
CAS号 12047-27-7  checkY
PubChem 6101006
ChemSpider 10605734
SMILES
 
  • [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-]
InChI
 
  • 1/2Ba.4O.Ti/q2*+2;4*-1;/r2Ba.O4Ti/c;;1-5(2,3)4/q2*+2;-4
InChIKey JRPBQTZRNDNNOP-NXYSCRTKAD
RTECS XR1437333
性质
化学式 BaTiO3
摩尔质量 233.192 g·mol⁻¹
外观 白色晶体
密度 6.02
熔点 1625 °C
溶解性 难溶
溶解性 微溶于稀的无机酸;溶于浓的硫酸氢氟酸
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

钛酸钡的混合氧化物,也称偏钛酸钡,化学式为BaTiO3。钛酸钡是一个铁电陶瓷材料,有光折射效应英语Photorefractive_effect压电性质。其固态时可有五种晶体结构,温度从高到低依次为:六方等轴四方斜方三方晶系。除等轴外,其余的结构都呈现铁电性

外观

钛酸钡为白色粉末或透明晶体。它难溶于水,可溶于浓硫酸,R/S phrase 为R20/22S28A,S37S45。 性状 白色粉末。

熔点 1625℃

相对密度 6.017

溶解性 溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸,不溶于热的稀硝酸、水和碱。

熔点:1625℃溶解性:INSOLUBLE

生产

制备钛酸钡的方法较多,有固相法和共沉淀英语Coprecipitation法等。[1]

固相法:

钛酸钡可通过煅烧碳酸钡二氧化钛制得,其中可掺杂任意其他材料。

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2

共沉淀法:

(一) 将氯化钡四氯化钛按等物质的量混合溶解,加热至70°C,然后滴入草酸,得到水合草酸钛酰钡[BaTiO(C2O4)2·4H2O]沉淀,经洗涤、干燥,再进行热解,最后得到产品。

BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ + 6HCl
BaTiO(C2O4)2·4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O

(二) 偏钛酸经打浆后加入氯化钡溶液,然后在搅拌下加入碳酸铵,生成碳酸钡偏钛酸共沉淀,煅烧后得产品。

BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O

有报道称,高纯的硝酸钡电动车EEstor英语EEstor 钛酸钡电容储能系统的关键组分。[2]

钛酸钡常与钛酸锶混合。

用途

钛酸钡具有铁电性,图为钛酸钡的铁电畴图像

钛酸钡被用作陶瓷电容器的介电材料、麦克风和其他传感器的压电材料。作为压电材料,它在很大程度上取代锆钛酸铅[3]

多晶钛酸钡显示正的温度系数,使之成为热敏电阻和自我调节电热系统的有用材料。

全致密纳米结晶(nanocrystalline)钛酸钡的介电系数高达40%,比其他同样以传统方法制造的材料更高。[4]

钛酸钡结晶被用于非线性光学。它有高的光耦合增益,并能维持在可见光和近红外线波段。

它在自泵浦相位共轭(self-pumped phase conjugation,SPPC)的应用所使用的材料中有最高的反射率。它可用于连续波四波混频(four-wave mixing)毫瓦远程光功率。在光折变应用中,钛酸钡可以掺杂其他各种元素,例如[5]

在锡中掺入钛酸钡的包合物(inclusions)已经显示创造出一个比钻石高的黏弹劲度英语stiffness的散状物料(bulk material)。钛酸钡在相变时会改变晶体的形状和体积。这导致复合材料的钛酸钡有负的体积弹性模量(杨氏模量),即当一个作用力施加在包合物上时,在反方向会产生位移,并进一步劲化复合材料。[6]

钛酸钡薄膜电光调制器英语Electro-optic modulator显示超过40 GHz的频率。[7]

钛酸钡的热释电(pyroelectric)和铁电(ferroelectric)性质,被应于一些非致冷感应器之类的热成像摄影机(thermal camera)。

参见

参考资料

  1. ^ 刘新锦等.无机元素化学(第二版) 过渡元素(一).北京:科学出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5
  2. ^ 存档副本 (PDF). [2008-03-08]. (原始内容 (PDF)存档于2007-09-28). 
  3. ^ Lematre, Michaël; Ul, Rémy; Gratton, Michel; Tran-Huu-Hue, Louis-Pascal; Lethiecq, Marc. Modeling of the Electromechanical Behavior of Barium Titanate Under Mechanical Stress and Comparison With Experimental Measurements. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2020-08, 67 (8): 1715–1724 [2022-05-08]. ISSN 1525-8955. doi:10.1109/TUFFC.2020.2979395. (原始内容存档于2022-05-08). 
  4. ^ http://research.ucdavis.edu/NCD.cfm?ncdid=658[永久失效链接][1][永久失效链接]
  5. ^ http://www.redoptronics.com/Ce:BaTiO3-crystal.html[永久失效链接] Ce:BaTiO3 互联网档案馆存档,存档日期2007-02-07.
  6. ^ http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/315/5812/620页面存档备份,存于互联网档案馆[2]页面存档备份,存于互联网档案馆
  7. ^ http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-12-24-5962页面存档备份,存于互联网档案馆[3]页面存档备份,存于互联网档案馆

外部链接