鈦酸鋇
鈦酸鋇是鋇和鈦的混合氧化物，也稱偏鈦酸鋇，化學式為BaTiO3。鈦酸鋇是一個鐵電陶瓷材料，有光折射效應及壓電性質。其固態時可有五種晶體結構，溫度從高到低依次為：六方、等軸、四方、斜方及三方晶系。除等軸外，其餘的結構都呈現鐵電性。
| 鈦酸鋇 | |
|---|---|
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| 識別 | |
| CAS號 | 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 |
| 性質 | |
| 化學式 | BaTiO3 |
| 摩爾質量 | 233.192 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 白色晶體 |
| 密度 | 6.02 |
| 熔點 | 1625 °C |
| 溶解性（水） | 難溶 |
| 溶解性 | 微溶於稀的無機酸；溶於濃的硫酸和氫氟酸 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
外觀 編輯
鈦酸鋇為白色粉末或透明晶體。它難溶於水，可溶於濃硫酸，R/S phrase 為R20/22，S28A，S37和S45。 性狀 白色粉末。
熔點 1625℃
相對密度 6.017
溶解性 溶於濃硫酸、鹽酸及氫氟酸，不溶於熱的稀硝酸、水和鹼。
熔點:1625℃溶解性:INSOLUBLE
生產 編輯
固相法：
鈦酸鋇可通過煅燒碳酸鋇和二氧化鈦製得，其中可摻雜任意其他材料。
- TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑
共沉澱法：
(一) 將氯化鋇和四氯化鈦按等物質的量混合溶解，加熱至70°C，然後滴入草酸，得到水合草酸鈦酰鋇[BaTiO(C2O4)2·4H2O]沉澱，經洗滌、乾燥，再進行熱解，最後得到產品。
- BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ + 6HCl
- BaTiO(C2O4)2·4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O
(二) 偏鈦酸經打漿後加入氯化鋇溶液，然後在攪拌下加入碳酸銨，生成碳酸鋇和偏鈦酸共沉澱，煅燒後得產品。
- BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
- H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O
有報道稱，高純的硝酸鋇是電動車中EEstor 鈦酸鋇電容儲能系統的關鍵組分。[2]
鈦酸鋇常與鈦酸鍶混合。
用途 編輯
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系數，使之成為熱敏電阻和自我調節電熱系統的有用材料。
全緻密納米結晶（nanocrystalline）鈦酸鋇的介電系數高達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。這導致複合材料的鈦酸鋇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 編輯
參考資料 編輯
- ^ 劉新錦等.無機元素化學(第二版) 過渡元素(一).北京:科學出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5
- ^ 存档副本 (PDF). [2008-03-08]. （原始內容 (PDF)存檔於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. （原始內容存檔於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 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2007-02-07.
- ^ http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/315/5812/620 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） [2] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- ^ http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=OPEX-12-24-5962 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） [3] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）