1引言
在电子陶瓷工业中，BaO-TiO
2
系列中的化合物扮演了重要的角色。钛酸钡作为其中重要的一员，已经被广大科学研究者们研究了60多年，是首次发现的铁电陶瓷。由于钛酸钡在广泛的温度和频率范围内具有高介电常数和低介电损耗因子，因此成为电容器制造业中一种理想的介电材料，压电转换器上则利用了它的铁电性质。同时它也被越来越多的作为具有正温度系数的非线性电阻 (PTC电阻)应用在电子工业的测量和控制上。目前，钛酸钡的合成方法主要分为固相法和液相法两大类。固相法是传统的一种合成方法，通常采用传统的陶瓷工艺路线，包括钛酸钡粉末的固结和烧结，一般将BaCO
3
和TiO
2
的混合粉末在
1000～1200o C进行煅烧，或者在800～1100o C
利用BaTiO(C
2
O
4
)
2
⋅4H2O的热分解获得钛酸钡，但是该方法年代久远，合成出来的钛酸钡粉体容易粘结和结块，纯净度低，粉体颗粒较粗，颗粒形状不规则，化学活性也较差。随着电子元件向微、轻、薄方向发展，其对钛酸钡的粉体纯度、粒径大小、化学组成等性能也提出了更高的要求。在这种趋势下，液相合成法经过多重改进，在工业生产的产品中逐渐展示出其优势。液相合成法包括水热法、溶胶-凝胶法、化学合
成法等。水热法由于其简单、低成本和高效性，已经成为合成钛酸钡的一种热门方法。水热法过程中发生了化学反应，这种反应可以在温和的条件下发生，降低颗粒团
水热法钛酸钡粉体材料的扫描电镜分析
男生怎么护肤倪晶晶1 严回2 倪增辉3 王友乐1
中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司1 安徽 蚌埠 233010
安徽中创电子信息材料有限公司2 安徽 蚌埠 233316
中国建材国际工程集团有限公司3 上海 200063
摘 要：本文通过钛酸钡的合成方法分析了固相法和液相法。与传统固相法相比，液相法中的水热法由于其良好的工艺性能，在钛酸钡的生产中具有明显的优势。由于在水热反应过程中制备环境对钛酸钡纳米粉体会产生一定影响，因此利用扫描电子显微镜对钛酸钡粉体材料的显微形貌结构和粒径大小进行检测与分析。测试过程中发现乙醇的浓度对水热法制成的钛酸钡粉体材料中杂质的形貌具有一定的影响。
关键词：钛酸钡；水热法；扫描电子显微镜
Sem analysis of hydrothermal barium titanate powders
Ni Jingjing1 Yan Hui2 Ni Zenghui3 Wang Youle4
(CNBM) Bengbu Design & Rearch Institute for Glass Industry Co., Ltd.1 Bengbu Anhui 233010 Anhui Zhongchuang Electronics & Information Materials Co., Ltd.2 Bengbu Anhui 233316
China Triumph International Engineering Co., Ltd.3 Shanghai 200063
Abstract: In this article, solid pha method and liquid pha method are analyzed by synthesis method of barium titanate.Compared with traditional solid pha method, hydrothermal method in liquid pha method has obvious advantages in the production of barium titanate becau of its good process performance.Due to the influence of preparation environment during hydrothermal reaction on the nanometer barium titanate powders, scanning electron microscope was ud to detect and analyze the microstructure and particle size of barium titanate powders.It is found that the concentration of ethanol has a certain influence on the morphology of impurities in hydrothermal barium titanate powders.
Key words: Barium titanate;Hydrothermal method; Scanning electron microscope
聚的可能性，可以在相对较低的温度下合成钛酸
钡。例如Kutty团队在低温85o C和15～65MPa
的条件下用水热法合成了细小的钛酸钡粉体，Xia
团队合成了一种钙钛矿型的钛酸钡粉体，粒径小
于100nm。对于钛酸钡薄膜来说，一般采用溶胶-
凝胶法，其工艺设备简单，组分均匀，易于制作
出大面积的薄膜或涂层，在煅烧后可以获得同质
性和结晶度良好的材料。这些方法普遍合成温度
要求低，且各组分是在分子水平合成的，所以合
成的产物粒径小，成分均匀，团聚极小，纯度较高，
可以充分发挥器件的电子性能。目前，在工业上
已经开始出现用水热法逐渐替代传统的固相法来
生产钛酸钡粉体。
在实际生产中，采用X-射线衍射仪、扫描电
子显微镜、激光粒度分析仪、X-射线荧光分析仪
等仪器对钛酸钡粉体的晶相、形貌、粒度、成分
等进行测试分析，在这些表征方法中，扫描电镜
测试作为一种直观、便捷的测试手段，已经广泛
应用于观察钛酸钡粉体材料的微观形貌、粒径大
小、是否存在团聚现象等，对钛酸钡粉体的生产
和质量控制等方面起到了十分重要的应用价值与
指导作用。
2 结果与讨论
取适量含有钛酸钡的液态原液滴在硅片上，
带烘干后放入扫描电子显微镜中进行分析。如图1
所示，图1(a)和(b)是样品分别放大5000倍和
10000倍的扫描电镜图。可以看出，样品存在两种
结构的形貌，除了分布均匀且细小的钛酸钡颗粒
以外，还存在有棒状或针状结构的固体物质，而
且这些结构形状不规则，长短不一，粗细也不均
匀。经过测量分析可知，钛酸钡颗粒粒径大小在
50～80nm之间，棒状或针状的固体物质宽度在
0.65～1.05µm之间。
(a)样品放大5000倍的电镜图 (b)样品放大10000倍的电镜图
图1 钛酸钡原料在扫描电子显微镜下的形貌电镜图
为了了解棒状或针状结构的固体物质成分，
选取图（b）其中一处进行能谱分析，测试结果见
图2。从图2的能谱图中可以看出，C、O、Ti、
Ba的显著特征峰，表明该固体物质中含有C、O、
Ti、Ba四种元素，其中C元素的重量百分比要高
于Ti元素，原子百分比含量更是显著。通过能谱
分析可知，钛酸钡在水热法制备的过程中除了生
成纳米级钛酸钡颗粒外，还可能发生其他的反应，
生成棒状或针状结构的BaCO
3
晶体。具体原因分析
推断，可能是由于在水热反应完成后因反应溶液
呈强碱性，过量的OH-和Ba2+与空气中的CO
2
结合，
经过烘干后生成BaCO
3
沉淀物。
图2 图1(b)中树枝状区域的能谱测试图
为探究推断的合理性，采用添加不同体积的
负担英文
乙醇洗涤钛酸钡浆料原料，以进一步去除过量碱
性钡，降低与空气中二氧化碳生产碳酸钡的可能
性，然后将洗涤后的钛酸钡浆料用扫描电镜进行
观察。图3(a)～(d)分别是用乙醇将钛酸钡浆料
稀释2倍、3倍、5倍和10倍后的扫描电子显微
镜图。从图3(a)中可以看出，样品浓度稀释2倍后，
与原料相比，样品中的杂质形貌发生了改变，其
中粗枝状的棒状结构形貌明显减少，形成较细的
细枝状形貌，其宽度相对于钛酸钡粉体粒径来说，
也明显减小。通过分析可知，细枝状的碳酸钡的
平均宽度为122.24nm。继续将样品稀释三倍后，
双十字相乘法
如图3(b)可知，固体碳酸钡物质的平均宽度继续
降低至96.21nm。进一步将样品稀释5倍后，图
3(c)与图3(b)相比，图3(c)中细枝状的固体碳
酸钡物质显著减少，并且其长度和宽度与图3(a)
和图3(b)相比，减少显著。当稀释10倍后，细
枝状的固体碳酸钡数量依然减少，但是仅仅存有
蛋白尿原因少许包裹于纳米钛酸钡颗粒中的棒状固体物质碳
酸钡物质。因此需要将水热法制备的钛酸钡原料
浆料进行反复多次充分分散和洗涤后方可全部去
除棒状固体碳酸钡物质的生成。
2019年第5期
(a)样品被稀释2倍后的电镜图(b)样品被稀释3倍后的电镜图
高速公路是怎么收费的(c)样品被稀释5倍后的电镜图(d)样品被稀释10倍后的电镜图
图3 原料用乙醇稀释不同倍数下的扫描电子显微镜图（每
张图右上角为不同稀释倍数样品20000倍的扫描电镜图）
为了直观地看出棒状/细枝状固体碳酸钡物
质的形貌尺寸与乙醇稀释浓度的关系，将测量出
袜子怎么画的杂质的平均长度、宽度与不同稀释倍数做成了
趋势图。由图4(a)可知，随着乙醇稀释倍数的增
加，棒状固体碳酸钡物质的长度呈明显的下降趋
势，当稀释倍数至5倍后，分散表面的颗粒基本
怎么喊麦无棒状固体碳酸钡物质，即便增加到10倍以后，
隐藏于纳米钛酸钡颗粒中包裹的棒状固体碳酸钡
物质仍然存在，且长度较5倍稀释条件下略有变长，
但与2倍稀释条件下仍然较小。与此类似，在图
4(b)中可见，棒状固体碳酸钡物质的宽度随乙醇
稀释倍数的增加也呈现显著下降趋势，当稀释倍
数至5倍后，分散表面的颗粒基本无棒状固体碳
酸钡物质，即便增加到10倍以后，隐藏于纳米钛
酸钡颗粒中包裹的棒状固体碳酸钡物质仍然存在，
但度较5倍稀释条件下仅仅略有微小变大，但与2
倍稀释条件下却非常小，几乎与钛酸钡颗粒最小
粒径大小相当。
图4 在不同乙醇稀释倍数下，样品中棒状/细枝状杂质
的长度(a)和宽度(b)的变化趋势图
3 结束语
蒋干盗书
本文对水热法制备的钛酸钡产物原料的形貌
进行扫描电镜分析和成分分析，并用不同含量的
乙醇将原料进行稀释后观察微观形貌的变化。实
验中发现，原料中存在过量的OH-和Ba2+与空气
中CO
2
反应生成棒状或针状的BaCO
3
杂质。通过乙
醇含量的洗涤控制，可对碳酸钡杂质生成的形貌
和大小产生显著影响，采用乙醇将水热法钛酸钡
原料稀释不同倍数后，可将钛酸钡生成含量的长
度和宽度降到最低。若需进一步完全去除杂质，
需将原料完全分散和洗涤后方可全部去除棒状固
体碳酸钡物质的生成。
