Выбор того или иного метода синтеза определяется технико-экономическими соображениями в каждом конкретном случае. [1]

1.2 Способы идентификации BaTiO3

Рассмотрим методы определения бария и титана в титанате бария [6].

1. Гравиметрически – фотометрический метод

Анализ титаната бария основан на гравиметрическом сульфатном методе определения бария. Чтобы предупредить соосаждение титана, последний удерживали в растворе лимонной кислотой. Определение титана проводили дифференциальным фотометрическим методом, используя его перекисный комплекс. Для перевода пробы в раствор применили сплавление. В качестве плавня использовали смесь тетраборнокислого и углекислого натрия.

Результаты анализа препаратов представлены в таблице. Время выполнения полного анализа 15 часов.

титанат барий диэлектрический эксперимент

Применяемые реактивы и растворы.

Аммоний йодистый, ГОСТ 3764-64 ч.д.а., 10%-ный раствор

Аммоний сернокислый, ГОСТ 3769-60, ч.д.а., 1%-ный раствор

Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-53

Лимонная кислота, МРТУ 6-09-3840-67, ч.д.а., 15%-ный раствор

Натрий тетраборнокислый, ГОСТ 4199-66, ч.д.а.

Натрий углекислый безводный, ГОСТ 83-63, х.ч.

Серная кислота, ГОСТ 4204-66, х.ч., концентрированная и 1%-ный (по объему) раствор

Соляная кислота, ГОСТ 3118-67, х.ч., концентрированная, разбавленная 1:1, 15%-ный (по объему), 0,1 и 0,01н растворы.

Титан четыреххлористый, МРТУ 609-2363-65, х.ч.

Уксусная кислота, ГОСТ 61-51 х.ч. Стандартный раствор титана, содержащий 0,5 мг TiO2 в 1 мл. Готовят из четыреххлористого титана следующим образом: 7 мл 10М раствора четыреххлористого титана приливают к 100 мл концентрированной соляной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 200 мл и доводят до метки 15%-ным раствором соляной кислоты. Содержание двуокиси титана в полученном растворе устанавливают гравиметрически купфероновым методом.

Описание определения В платиновый тигель помещают 2 г смеси для сплавления и ставят его в разогретую до 900º печь для получения расплава. После охлаждения тигля помещают в него навеску пробы 0,2 г, взятую с точностью 0,0002 г. Тигель накрывают крышкой и сплавляют при 900 – 1000º в течение 10 – 15 минут. Охлаждают тигель (застывший плав должен быть прозрачным) и выщелачивают плав 40 – 50 мл соляной кислоты (1:1) при нагревании. Полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора до метки (раствор А).

Определение бария Помещают 50 мл раствора А в стакан вместимостью 300 мл, прибавляют 25 мл раствора лимонной кислоты, 15 мл раствора йодистого аммония, нагревают раствор до кипения, прибавляют 50 мл раствора сернокислого аммония и нагревают на водяной бане до тех пор, пока осадок хорошо не осядет. Осадок фильтруют через фильтр «синяя лента», промывают 5 – 6 раз раствором серной кислоты (до отрицательной реакции на Сl-) и затем 1 – 2 раза водой. Осадок с фильтром помещают во взвешенный платиновый тигель, высушивают, обугливают и прокаливают при температуре 900º до постоянного веса. Содержание окиси бария в пробе X1 (%) рассчитывают по формуле:

,

где a – вес прокаленного осадка, г; b – привес контрольного опыта, г;

0,6569 – фактор пересчета BaSO4 на BaO; g – навеска вещества, г.

Определение титана Помещают 10 мл раствора А в мерную колбу вместимостью 50 мл, прибавляют 5 мл раствора перекиси водорода и доводят раствор до метки 15%-ным раствором соляной кислоты. Измеряют оптическую плотность полученного раствора на фотоэлектроколориметре ФЭК-56 со светофильтром №4 в кюветах с толщиной слоя 1 см по отношению к раствору двухромовокислого калия. По калибровочному графику находят содержание титана в растворе Содержание двуокиси титана в пробе X2 (%) рассчитывают по формуле:

,

где a – содержание двуокиси титана, найденное по калибровочному графику, г; g – навеска вещества, г.

Построение калибровочного графика Отбирают от 6 до 12 мл раствора, содержащего 0,5 мг/мл двуокиси титана, в мерные колбы вместимостью 50 мл, прибавляют 5 мл раствора перекиси водорода и доводят до метки 15%-ным раствором соляной кислоты. Измеряют оптическую плотность растворов по отношению к раствору двухромовокислого калия, как описано при определении содержания титана. По полученным данным строят калибровочный график в координатах: оптическая плотность – количество двуокиси титана (мг). Существуют и современные методы исследования состава титаната бария.

Дифракция медленных электронов и растровой электронной микроскопии.[7] Авторы данной работы исследовали состав поверхности кристаллов сложного оксида BaTiO3 в температурном интервале от комнатной (tk) до 1200º С.

Методика Объектами исследования служили естественные грани монокристаллов BaTiO3 двух партий, различающихся по содержанию примесей. Кристаллы помещали в вакуумную камеру электронного спектрометра «Вариан» с цилиндрическим зеркальным анализатором (разрешения 1,5 эВ) и рабочим давлением не выше 10-8 Па для получения картин дифракции электронов. В ходе экспериментов квадрупольным масс-спектрометром регистрировались газы, выделяющиеся из исследуемых объектов. Нагрев кристаллов осуществляли молибденовым нагревателем, не дававшим помех при регистрации оже-спектров во время нагрева. Температуру поверхности определяли термопарой, а выше 900º С - пирометром. Отношения амплитуд оже-сигналов Ba (584 эВ), Ti (380 эВ), О (509 эВ): АBa/ATi, AO/ATi были приняты за меру отношений концентраций элементов в BaTiO3. Эталонные отношения, отвечающие стехиометрии, получены экспериментально на вакуумных сколах и после снятия поверхностных слоев кристаллов ионной бомбардировкой, а также из расчетов по методу факторов относительной элементной чувствительности. Эти значения составили соответственно: 0,46±0,02 (Ba/Ti), 2,8±0,1 (О/Ti) для BaTiO3.

Экспериментальные результаты Температура tk - 400º С. Химический состав поверхности BaTiO3 зависит от условий роста. В первой партии он характеризуется избытком бария (АBa/ATi = 0,8), во второй партии – избытком титана (АBa/ATi = 0,1 – 0,2). Прогрев всех кристаллов при 400º С в течение 3-х часов и охлаждение до tk приводит к потемнению кристаллов вследствие начавшегося восстановительного процесса.