钛酸钡

钛酸钡
识别
CAS号	12047-27-7
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（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。

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（英语：Photorefractive_effect）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。

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R20/22，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

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（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（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

^ 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）

外部链接

EEStor's "instant-charge" capacitor batteries （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[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] ttp://research.ucdavis.edu/NCD.cfm?ncdid=658^{[永久失效链接]}[1]^{[永久失效链接]}

[5] ttp://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.

[6] ttp://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] ttp://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）

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