介紹
一水合氫氧化鋇（Barium hydroxide monohydrate，Ba(OH)2?H2O）是一種高純度、強(qiáng)堿性的鋇基化合物，加熱至 100℃以上失去結(jié)晶水生成無(wú)水氫氧化鋇，更高溫度分解為氧化鋇。作為鋇源，可在遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)固相法的溫度下合成高純度鈦酸鋇，控制反應(yīng)體系的 Ba/Ti 摩爾比，避免因鋇缺失或過(guò)量導(dǎo)致的產(chǎn)物雜相，并通過(guò)亞臨界/超臨界水重結(jié)晶調(diào)控其結(jié)構(gòu)與性能，應(yīng)用于多層陶瓷電容器（MLCC）、壓電傳感器等核心電子元件的綠色制造。
圖一 一水合氫氧化鋇
制備高性能鈦酸鋇
將一水合氫氧化鋇與銳鈦礦型二氧化鈦按BaO/TiO2=1.25的摩爾比混合，在200℃、1.55MPa的水蒸氣氛圍中反應(yīng) 16h，即可生成純相的細(xì)晶鈦酸鋇，反應(yīng)溫度比傳統(tǒng)固相法降低了 600℃以上。一水合氫氧化鋇提供的羥基化鋇離子可擴(kuò)散進(jìn)入二氧化鈦基質(zhì)，通過(guò)可逆的羥基化-脫羥基過(guò)程賦予氧化物基質(zhì)固相流動(dòng)性，使原本需要高溫才能發(fā)生的固相反應(yīng)在溫和條件下即可進(jìn)行。初始合成的鈦酸鋇晶體中殘留一定量的結(jié)構(gòu)羥基（約 0.82wt.%），通過(guò)不斷的形成與斷裂促進(jìn)晶體間的質(zhì)量傳遞，實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)缺陷的消除。
制備鐵電陶瓷粉末
以一水合氫氧化鋇合成的初始鈦酸鋇為原料，在200-400℃、1.55-26.3MPa的亞臨界蒸汽或超臨界水中進(jìn)行68h的重結(jié)晶處理，可精準(zhǔn)調(diào)控其晶體尺寸、形貌和四方度，獲得滿足高端電子元件要求的鐵電陶瓷粉末。隨著處理溫度升高，晶體平均尺寸從95nm逐步增長(zhǎng)至295nm；形貌從球形依次轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎襟w形、四方棱柱形。四方度（c/a）是衡量鈦酸鋇鐵電性能的指標(biāo)。初始樣品的四方度最低，經(jīng)400℃、26.3MPa超臨界水處理后，結(jié)構(gòu)羥基含量降至0.046wt.%，缺陷大幅減少，四方度達(dá)到最大值。由該粉末制備的陶瓷介電常數(shù)在低頻和中頻下可達(dá)2400-2600，1kHz 時(shí)最高達(dá)2819，損耗角正切低至10?2[1]。
圖二 加熱得到BaTiO3晶體的電鏡圖
催化應(yīng)用
一水合氫氧化鋇作為堿性催化劑，用于雜萘聯(lián)苯聚芳醚腈硅氧烷（PPEN-Si）、二苯基硅二醇與十七氟癸基三甲氧基硅烷的異官能團(tuán)縮合反應(yīng)，催化制備 PPEN-b-QSIO 氟硅嵌段共聚物[2]。
參考文獻(xiàn)
[1]Ivakin Y ,Danchevskaya M ,Kholodkova A , et al.Recrystallization of fine-crystalline barium titanate in low-density water medium[J].The Journal of Supercritical Fluids,2020,159104771-104771.DOI:10.1016/j.supflu.2020.104771.
[2]Yuan Y G ,Long J Q ,Yan J W , et al.SYNTHESIS OF HETEROCYCLIC POLY(PHTHALAZINONE ETHER NITRILE) FLUORIDE POLYSILOXANE BLOCK COPOLYMERS AND THEIR HYDROPHOBIC THIN FILMS[J].Chinese Journal of Polymer Science,2013,013(12):1467-1475.DOI:10.3724/sp.j.1105.2013.13104.