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。钛酸钡是一个铁电陶瓷材料，有光折射效应及压电性质。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、斜方及三方晶系。除等轴外，其余的结构都呈现铁电性。
| 钛酸钡 | |
|---|---|
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| 识别 | |
| CAS号 | 12047-27-7 
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| 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 | 微溶于稀的无机酸；溶于浓的硫酸和氢氟酸 |
| 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
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，例如铈。[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
编辑参考资料
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[永久失效链接][1][永久失效链接]
- ^ http://www.redoptronics.com/Ce:BaTiO3-crystal.html[永久失效链接] Ce:BaTiO3 互联网档案馆的存档，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）