Ferroelectric hollow particles obtained by solid-state reaction

Hollow particles of barium titanate were obtained by a two-step process combining colloidal chemistry and solid-state reaction. BaCO(3) crystals (size ≈1?μm) suspended in a peroxy-Ti(IV) aqueous solution were coated with an amorphous TiO(2) shell using a precipitation process. Calcination of the BaCO(3)@TiO(2) core-shell particles at 700?°C resulted in the formation of BaTiO(3) hollow particles (shell thickness of ≈70?nm) which retain the morphology of the BaCO(3) crystals. Formation of the cavity occurs because out-diffusion of the core phase is much faster than in-diffusion of the shell material. X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy indicate that the hollow particles possess a tetragonal ferroelectric structure with axial ratio c/a = 1.005. Piezoresponse force microscopy has shown strong piezoactivity and 180° ferroelectric domains. The process described provides a general route to fabricate hollow ferroelectric structures of several compounds.     

Grain size dependence of dielectric properties of ultrafine BaTiO3 prepared by a sol-crystal method

Ultrafine BaTiO3 prepared by a decomposition of an organometallic crystal with unity of Ba/Ti ratio (sol-crystal method) has been characterized. While the as-prepared product resulting from the decomposition of the organometallic crystal at room temperature was BaTiO3 with pseudo-cubic structure, the well-crystallized tetragonal polymorph was obtained by firing the as-prepared product above 1000°C. Residual organic compounds, CO2-3 and OH- ions in the samples prevent the grain growth and tetragonal distortion of BaTiO3. We obtained quite higher room temperature permittivity (3700) at 1 kHz for the sample fired at 1200°C than that (630) prepared by conventional solid-state reaction starting from BaCO3 and TiO2. Such a high value was probably due to the accomplishment of homogeneous cation stoichiometry, which was achieved by this preparation method via the organometallic crystal with stoichiometric Ba/Ti ratio. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

纳米钛酸钡粉体的水热合成研究

采用氢氧化钡和四氯化钛作为钡源和钛源,氨水作矿化剂,在200～280℃保温4h条件下合成粒径为60～90nm钛酸钡粉体。TEM、XRD、钡/钛摩尔比(Ba/Ti)和比表面积的测试结果表明,在单一水介质中水热合成钛酸钡晶体的结晶过程遵循“溶解-结晶”机制,存在第II类聚集长大过程。前驱体浓度、合成温度和合成反应时间是影响粉体粒径的重要因素。粉体的Ba/Ti比过低会导致粉体中出现BaCO3杂质相,且Ba/Ti越低,钛酸钡晶体晶胞膨胀程度越大。     

湿化学法制备表面包覆BaTiO3纳米复合微粒及其结构表征

通过湿化学法合成了表面包覆硬脂酸的钛酸钡纳米复合微粒。通过FT－IR和XPS可以确认有机修饰层的极性基团通过化学键与无机内核结合；虽然BaTiO3结晶形为无定型，但通过Raman和XRD依然可以确定四方相结构，TEM结果显示纳米微粒的尺寸在10－20nm左右。由于有机修饰层的在影响了BaTiO3的成核机理和晶体生长过程中的择优取向。提出了硬脂酸表面有机修饰BaTiO3纳米微粒的形成机理，并给出其结构模型。     

钛酸钡的制备研究进展

对钛酸钡粉末的制备方法进行了综合。传统的高温固相合成法已不能满足电子技术微型化和集成化发展对钛酸钡粉体提出的超细、高纯、单分散要求。从制备成本和操作过程来看，经过改进的共沉淀法、草酸盐法和水热法是制备高纯、亚微米级钛酸钡粉末的重要方法，在大规模生产中有较好的应用前景。在水热过程中，通过选择适当的钛源和水热条件，可以制备出高纯、单分散的亚微米级及纳米级钛酸钡粉体。低温直接合成法因其原料易得，过程简单，是一种在大规模生产上较有应用前景的制备纳米钛酸钡的方法。     

固相反应法制备系列K2La2Ti3O10

通过固相反应法合成了一系列不同尺寸的钙钛矿型层状化合物KLa2Ti3O10考察了原料TiO2粒径对固相反应速率及产物尺寸、形貌的影响,得到了不同粒径下原料的最佳配比;以XRD,TEM等手段进行表征,研究制备过程可能的反应历程.结果表明:降低原料粒径,固相反应速率加快、温度降低,有利于合成小尺寸、比表面积大(可达11.83m2·g-1)的层状K2La2Ti3O10.     

YF3掺杂钛酸钡半导体材料特性研究

在不同气氛下制备了ＹＦ３掺杂钛酸钡材料,并对其电阻的正温度系数特性进行了研究。借助于ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＸＲＦ、阻温特性测试仪和阻抗分析仪,研究了不同处理气氛对ＹＦ３掺杂肽到钡材料结构和性能的影响。研究结果表明,在空气和在氩气中烧结的ＹＦ３掺杂钛酸钡材料都是Ｎ型半导体,其中Ｙ取代Ａ位,Ｆ取代Ｏ位,并对在氢气氛中烧结的ＹＦ３掺杂钛酸钡材料还观察到了不同的ＰＴＣＲ效应。这种ＰＴＣＲ效应的产生可能是由于存在新的取代机制－－Ｏ位取代的半导化机制引起的。     

BaTiO3纳米粉体的制备和性能

采用溶胶-凝胶和溶胶-沉淀的方法合成了立方相纳米BaTiO3粉体．溶胶-凝胶法制备的粉体平均粒径为19nm，颗粒分布均匀、含少量BaCO3．溶胶-沉淀法得到了纯BaTiO3粉，平均粒径为42nm，存在部分团聚．两种方法相比，溶胶-凝胶法的粉体烧结密度较高，介电性能较好．讨论了两种合成方法的晶粒形成机理及对材料微观结构和介电性能的影响．     

体系酸度对直接沉淀法制备钛酸钡的影响

探讨了酸度对直接沉淀法合成钛酸钡的影响及其作用机理。结果表明,反应体系的pH必须大于13才能在一定能量场的作用下形成钛酸钡。反应过程中OH^-所起的作用不仅是简单的中和,关键是促使体系中形成活泼的H4TiO4以及Ba（OH）2等形式,并使之产生良好的共沉淀或吸附;而且在形成[TiO6]八面体以及H4TiO4与Ba（OH）2反应的过程中都起了重要的促进作用。     

溶胶凝胶法制备掺铅钛酸钡纳米晶及其结构相变

采用溶胶－凝胶工艺制备了不同晶粒大小的、掺铅（５ｍｏｌ％）钛酸钡（ＢＰＴ）纳米晶．用ＴＥＭ、ＸＲＤ和ＤＳＣ研究了ＢＰＴ样品的晶粒大小、结构及其相变特性．结果表明,纳米晶ＢＰＴ随着晶粒尺寸的减小,由铁电四方相向顺电立方相过度,并且相变变得弥散．其顺电－铁电相变随着晶粒尺寸的减小而消失．另一方面,随着晶粒尺寸的增加,其铁电四方－铁电正交相交消失,即抑制了其正交相的形成．     

Supercritical fluid route for synthesizing crystalline Barium Strontium Titanate nanoparticles

Pure and well-crystallized Barium Strontium Titanate (BST) nanoparticles with controlled Ba/Sr ratio have been successfully synthesized under supercritical conditions using a continuous-flow reactor in the temperature range of 150-380 degrees C at 26 MPa. To synthesize the Ba0.6Sr0.4TiO3 composition, alkoxides, ethanol and water were used. The resulting nanopowder consists of fine particles with an average particle size of 23 nm. The results show that the Ba/Sr ratio of this powder can be accurately controlled from the composition of precursor. The characterization of the as-synthesized Ba0.6Sr0.4TiO3 solid-solution and the dielectric properties of the sintered ceramics are here reported.     

Ph值对BaTiO3水悬浮液性质的影响

研究了pH值对BaTiO3水悬浮液的颗粒带电特性、颗粒尺寸分布及流变特性的影响。找到了制备高分散的、稳定的BaTiO3悬浮液的最佳pH值。     

BaTiO3纳米晶机械力化学合成

在氮气保护下，采用高能球磨BaO，锐钛矿型TiO2混合粉体，机械力化学法成功地合成了BaTiO3纳米晶，并讨论了反应机制。发现在一定操作参数条件下，粉磨初期为无定形形成期（15h以前），混合物颗粒粒度减小，晶格畸变，转变为无定形；粉磨中期为固相反应期（15－30h），BaO与TiO2在机械力的作用下产生固相反应生成BaTiO3，同时BaTiO3晶粒长大；粉磨后期又转入动态平衡期（30h以后），固相反应基本结束，已生成的BaTiO3的晶粒生长与粉磨引起的晶粒减小处于动态平衡；XRD，SEM，TEM研究表明：合成BaTiO3纳米晶体的晶粒尺寸为10－30nm。     

粒度对纳米掺杂BaTiO3陶瓷结构和性能的影响

制备了纳米掺杂BaTiO3陶瓷,研究了纳米掺杂剂和BaTiO3的粒度对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响．结果表明,小粒度、高分散的纳米掺杂剂更易对BaTiO3颗粒实现均匀包裹,有效地抑制晶粒生长并形成更多的壳-芯晶粒,大比表面积使更多高活性的表面原子与BaTiO3发生原子输运形成传质,导致晶粒壳／芯比增大,从而提高其介电性能．纳米掺杂陶瓷的平均晶粒尺寸和四方率与BaTiO3粒度几乎成正比．随着BaTiO3粒度的减小,立方晶粒壳增大而四方晶粒芯减小,陶瓷由四方晶相向赝立方晶相转变,居里峰被显著压制,从而改善介电温度特性．同时,晶粒的壳与芯之间失配产生的内应力随之增加,使居里点向高温方向移动．     

水热法制备BaTiO3粉体

水热法制备的陶瓷粉体结晶度高，团聚少，烧结活性闹，得到了越来越广泛的重视。本文报道了水热法制备ＢａＴｉＯ３粉体的研究结果，给出ＢａＴｉＯ３粉体晶粒组成、粒度和结晶形貌与反应温度、前驱物形式以及Ｂａ、Ｔｉ摩尔比之间的关系，选择较高的反应温度，使用强碱性溶液以及较高ｍ（Ｂａ）．ｍ（Ｔｉ）比的前驱物，有利于钙钛矿型ＢａＴｉＯ３晶粒的形成。采用新制的Ｔｉ（ＯＨ）４胶体为前驱物，在Ｂａ（ＯＨ）２水溶液水热反     

表面疏水性纳米TiO2颗粒的制备及光催化性能

在70℃水解钛酸四丁酯(TBOT)时加入十二烷基硫酸钠(SDS),无需热处理就能得到准球形锐钛矿结构的纳米TiO2.这种TiO2粉具有强疏水性,漂浮于水溶液的表面,可通过过滤手段与溶液分离.应用透射电子显微镜和X射线衍射仪对TiO2粉进行了形貌观察和晶体结构的测定.研究了反应体系pH值的变化对TiO2粉结构的影响.FT-IR光谱证明在酸性条件下SDS分子吸附于TiO2颗粒的表面.颗粒尺寸增大引起Rama峰、紫外吸收峰的红移,表现出量子尺寸效应.在对罗丹明B的光催化降解反应中,表面吸附SDS的TiO2粉显示出很强的光催化活性,在50 min内催化降解了100%罗丹明B.     

Piezoelectric properties in (K0.5Bi0.5)TiO3-(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3 lead-free ceramics.

Lead-free piezoelectric ceramics with compositions around the morphotropic phase boundary (MPB) x(Na0.5Bi0.5)TiO3-y(K0.5Bi0.5)TiO3-zBaTiO3 [x + y + z = 1; y:z = 2:1] were synthesized using conventional, solid-state processing. Dielectric maximum temperatures of 280 degrees C and 262 degrees C were found for tetragonal 0.79(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.14(K0.5Bi0.5)TiO3-0.07BaTiO3 (BNBK79) and MPB composition 0.88(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.08(K0.5Bi0.5)TiO3-0.04BaTiO3 (BNBK88), with depolarization temperatures of 224 degrees C and 162 degrees C, respectively. Piezoelectric coefficients d33 were found to be 135 pC/N and 170 pC/N for BNBK79 and BNBK88, and the piezoelectric d31 was determined to be -37 pC/N and -51 pC/N, demonstrating strong anisotropy. Coercive field values were found to be 37 kV/cm and 29 kV/cm for BNBK79 and BNBK88, respectively. The remanent polarization of BNBK88 (approximately 40 microC/cm2) was larger than that of BNBK79 (approximately 29 microC/cm2). The piezoelectric, electromechanical, and high-field strain behaviors also were studied as a function of temperature and discussed.     

溶胶-凝胶法在纳米粉体制备中的应用

溶胶-凝胶法是制备纳米粉体的一种低温工艺,具有制品纯度高、化学均匀性好、颗粒细、可容纳不容性组分和不沉淀组分、掺杂分布均匀、合成温度低、成分容易控制、工艺设备简单等优点。本文介绍了溶胶-凝胶法的概念、工艺原理及其在TiO2、ZrO2、BaTiO3、Al2O3等纳米粉体制备方面的应用,提出了溶胶-凝胶法制备纳米粉体的局限性及发展方向。     

聚苯胺/钛酸钡复合粒子的合成及结构表征

采用硅烷偶联剂对钛酸钡进行表面修饰,并实施接枝聚合,制备聚苯胺/钛酸钡壳核型的复合粒子.采用SEM、XRD等分析方法对复合粒子的表观形貌和结构进行表征,并应用Gaussian 03软件对硅烷偶联剂分子在钛酸钡表面接枝的几何构型进行计算.结果表明,采用硅烷偶联剂后,苯胺在钛酸钡表面有效地实施了接枝聚合,形成壳核结构,与理论计算结果一致.     

溶剂热合成纳米钛酸钡及其表征

为满足钛酸钡纳米陶瓷的需求,本文用TiCl4和Ba(OH)2作前驱体,乙醇和乙二醇甲醚作混合溶剂,溶剂热合成了钛酸钡纳米粉体,并使用TEM、XRD和Raman光谱对产物进行了表征.结果表明,在本文条件下可以得到粒径为10~80 nm纳米粉体,通过控制反应条件可以达到控制颗粒尺寸的目的,反应时间和反应温度对颗粒尺寸有显著的影响.