钛酸钡
钛酸钡是钡和钛的混合氧化物，也称偏钛酸钡，化学式为BaTiO3。钛酸钡是一个鐵電陶瓷材料，有光折射效应及壓電性质。其固态时可有五种晶体结构，温度从高到低依次为：六方、等軸、四方、斜方及三方晶系。除等軸外，其余的结构都呈现铁电性。
| 鈦酸鋇 | |
|---|---|
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| 识别 | |
| CAS号 | 12047-27-7  |
| PubChem | 6101006 |
| ChemSpider | 10605734 |
| SMILES |
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| InChI |
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| 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（水） | 难溶 |
| 溶解性 | 微溶於稀的無機酸；溶於濃的硫酸和氫氟酸 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
外观 编辑
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R20/22，S28A，S37和S45。 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 编辑
固相法：
钛酸钡可通过煅烧碳酸钡和二氧化钛製得，其中可掺杂任意其他材料。
- TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑
共沉淀法：
(一) 将氯化钡和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，生成碳酸钡和偏钛酸共沉淀，煅烧后得产品。
- BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
- H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O
有报道称，高纯的硝酸钡是电动车中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 编辑
鈦酸鋇被用作陶瓷電容器的介電材料、麥克風和其他傳感器的壓電材料。作為壓電材料，它在很大程度上取代鋯鈦酸鉛。[3]
多晶鈦酸鋇顯示正的溫度係數，使之成為熱敏電阻和自我調節電熱系統的有用材料。
全緻密纳米結晶（nanocrystalline）鈦酸鋇的介電係數高達40%，比其他同樣以傳統方法製造的材料更高。[4]
鈦酸鋇結晶被用於非線性光學。它有高的光耦合增益，並能維持在可見光和近紅外線波段。
它在自泵浦相位共軛（self-pumped phase conjugation，SPPC）的應用所使用的材料中有最高的反射率。它可用於連續波四波混頻（four-wave mixing）毫瓦遠程光功率。在光折變應用中，鈦酸鋇可以摻雜其他各種元素，例如鈰。[5]
在錫中摻入鈦酸鋇的包合物（inclusions）已經顯示創造出一個比鑽石高的黏彈勁度的散狀物料（bulk material）。鈦酸鋇在相變時會改變晶體的形狀和體積。這導致複合材料的钛酸钡有負的體積彈性模量（楊氏模量），即當一個作用力施加在包合物上時，在反方向會產生位移，並進一步勁化複合材料。[6]
鈦酸鋇的熱釋電（pyroelectric）和鐵電（ferroelectric）性質，被應於一些非致冷感應器之類的熱成像攝影機（thermal camera）。
參見 编辑
參考資料 编辑
- ^ 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
- ^ 存档副本 (PDF). [2008-03-08]. （原始内容 (PDF)存档于2007-09-28）.
- ^ 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）.
- ^ http://research.ucdavis.edu/NCD.cfm?ncdid=658[永久失效連結][1][永久失效連結]
- ^ http://www.redoptronics.com/Ce:BaTiO3-crystal.html[永久失效連結] Ce:BaTiO3 互联网档案馆的存檔，存档日期2007-02-07.
- ^ 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）
- ^ 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）