背景及概述

鈦酸鑭屬于層狀類鈣鈦礦稀土復合氧化物，是兼具高溫鐵電、壓電、光學、光催化多重功能的無機功能陶瓷粉體，在高溫傳感、光學鍍膜、半導體介電層、氫能催化領(lǐng)域具備不可替代的應用價值，也是稀土鈦酸鹽體系研究最成熟的基礎材料之一。

特性

鈦酸鑭為白色結(jié)晶粉末，是已知居里溫度最高的無鉛鐵電材料?；瘜W穩(wěn)定性極強，常溫不溶于水、醇、弱酸堿，僅可被熱濃強酸緩慢侵蝕；帶隙寬度3.3eV，紫外波段具備光響應特性，薄膜消光系數(shù)極低，折射率穩(wěn)定，光學鍍膜后透光均勻無雜色漂移。高純電子級產(chǎn)品純度可達99.99%，雜質(zhì)以氧化鑭、二氧化鈦、微量稀土雜質(zhì)為主，儲存需密封干燥避光，隔絕高溫與強還原性氣氛，避免晶格氧流失引發(fā)相變。

晶體由共頂點八面體構(gòu)成層狀鈣鈦礦片層，鑭離子穿插層間形成各向異性結(jié)構(gòu)，八面體扭曲自發(fā)極化帶來鐵電、壓電效應；層間間隙可引入質(zhì)子、摻雜離子改性，調(diào)控介電常數(shù)與催化活性[1]。

圖1 鈦酸鑭晶體結(jié)構(gòu)示意圖

工業(yè)制備

固相高溫煅燒以氧化鑭、二氧化鈦粉體混合，1200–1400℃高溫固相反應制備鈦酸鑭，工藝簡單適合大批量陶瓷原料；溶膠-凝膠法以鈦酸丁酯、硝酸鑭為前驅(qū)體，檸檬酸絡合制備凝膠低溫煅燒，產(chǎn)物粒徑均勻、純度高，多用于薄膜、納米催化粉體制備，后續(xù)可經(jīng)等離子燒結(jié)、真空蒸鍍加工成陶瓷靶材、鍍膜顆粒。

應用

鈦酸鑭依托超高居里溫度，制備千攝氏度工況振動、壓力傳感器，用于航空發(fā)動機、冶金高溫檢測元件，無鉛環(huán)保替代含鉛鋯鈦酸鉛；鈦酸鑭是光學鍍膜材料，真空蒸鍍制備鏡頭增透膜、紅外濾光片、激光光學基底，膜層耐高溫、抗激光損傷；鈦酸鑭是半導體介電儲能陶瓷，介電常數(shù)40–60，擊穿場強高，用于高頻芯片柵介質(zhì)、高壓儲能電容器，儲能密度可達8.83J/cm3，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異；鈦酸鑭應用于光催化制氫，層狀結(jié)構(gòu)促進光生載流子分離，可光解水產(chǎn)氫、降解有機污染物，摻雜改性后可拓展可見光響應區(qū)間，適配氫能與環(huán)境治理研發(fā)。此外可作為高溫超導薄膜生長基底、固體質(zhì)子傳導電解質(zhì)材料。

參考文獻

[1]喬貝貝.鈦酸鑭薄膜的微觀結(jié)構(gòu)與電學性質(zhì)研究.[D]中國科學技術(shù)大學.2025-05-01.