摘  要：本文介绍了BaTiO3的结构特点、制备方法及应用前景，着重介绍熔盐法制备BaTiO3材料，以BaO和TiO2作为实验原料，NaCl和KCl作为熔剂，在制备纳米BaTiO3材料的过程中掺杂CeO、SmO、Pr6O11、Y2O3，用XRD对目标产物进行表征，该法可以大幅度的降低合成温度，并提高目标产物的均匀性，进而确定不同的稀土元素氧化物对BaTiO3的晶格结构的影响。84987

毕业论文关键词：纳米钛酸钡；固相法；稀土

The Preparation of Nano Barium Titanate Doped with Rare Earth Elements And The research of Their Properties

Abstract: This paper introduces the BaTiO3´s structure characteristics, preparation methods and application prospects, we prepared BaTiO3 by molten salt method with BaO and TiO2 as experimental material, NaCl and KCl as the flux, materials doped CeO2, SmO, Pr6O11, Y2O3。 The experiment the synthesis temperature will be reduce greatly,  and improve the uniformity of the target product, next target products were characterized by XRD, and determine the different to rare earth element oxide on the influence of the lattice structure of BaTiO3。

Keywords: Nano barium titanate; Molten salt method; Rare earth

引  言

BaTiO3是最早发现的ABO3型钙钛矿铁电体之一，熔点为1618 ℃，是一种环境友好、介电常数高且铁电[1, 2]、压电[3, 4]、绝缘性能[5]优良的电子材料。BaTiO3晶体有六方、立方、四方、正交和三方这五种晶体结构[6]，在1600 ℃以上时的BaTiO3结晶属于非铁电的六方晶系，此时六方晶系十分稳定。当温度为1460 ℃到130 ℃时，BaTiO3转变为立方钙钛矿型结构，此结构下的Ti2+居于O2-组成的氧八面体中央，Ba2+则是处在氧八面体六个面的中央，对称性极高，无铁电、压电性。而后，随着温度下降至130 ℃，BaTiO3发生顺电-铁电相变，呈四方晶系，具有显著的铁电性质。当温度继续下降至5 ℃以下时，BaTiO3晶系转变为正交晶系，仍具有铁电性。当温度下降至-90 ℃以下，晶体由正交晶系转变为三方晶系，具铁电性，相比于正交晶系的BaTiO3晶体，结构变化不大。由于BaTiO3具有的多种晶体结构，使其在电子学、声学、光学、热学等科学领域应用广泛，可用于制备记忆材料、聚合物基复合材料、介质放大器、静电变压器、压电陶瓷、晶体陶瓷电容器、变频器、半导体材料、声呐、温控传感器[7]、储存器、多层陶瓷电容器（MLCC）[8,9]和涂料[10,11]等，被人们称为电子陶瓷的支柱[12]，是当代电子工业常用的基础材料。

纳米材料是颗粒直径在1 nm～100 nm的一种新型材料，其表面积比晶体本身的体积大许多，在当今电子工业迅猛发展的时代里，传统的材料制备工艺已经很难满足当今电子工业对原材料提出的高精度、高可靠性、专用化和小型化的要求，所以纳米材料作为近年来新开发的材料之一引起诸多学者的关注。由于纳米材料的晶体尺度特别小，使得纳米材料具有许多传统材料不具备的效应，如表面效应、介电限域效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等。与传统材料相比，纳米材料的电、磁、光学性能更加优越，应用更加广泛。近年来，人们发现以掺杂固溶体的钛酸根盐类的组织和显微结构会发生改变，并提升它的性能。而经过掺杂改性的纳米BaTiO3在材料的组织、显微结构上都会得到改善其电导率、介电常数等性质会有十分明显的变化。稀土元素作为BaTiO3纳米材料常见掺杂物，在800℃时，BaTiO3为立方体结构钙钛矿晶体，本身无导电性能，但是稀土元素的掺杂使材料的晶体结构发生变化，对于BaTiO3的改性是十分明显的，掺杂少量稀土离子的BaTiO3材料由于晶格中并入了稀土离子致使晶粒尺寸降低并提高电绝缘性能，使之适用于微小型电子器件的研究与开发[13]。