封面文章 | 天津大学钟澄教授团队：溶剂类型对一步水热法合成钛酸钡形貌和结构的影响
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封面故事
封面显示了本文合成四方相钛酸钡纳米颗粒，深刻强调钛酸钡高度的四方畸变和良好的球形形貌，通过钛酸钡结构在多层陶瓷电容器的局部引出显示高质量的钛酸钡粉体在多层陶瓷电容器薄介电层和超高容量的发展趋势中的重要应用价值，以进一步促进电子设备小型化、功能化的发展。封面充分生动形象的显示了文章的创新成果和亮点，尽显高质量钛酸钡粉体在多层陶瓷电容器发展中的重要作用。
文章信息
溶剂类型对一步水热法合成钛酸钡形貌和结构的影响 (点击查看原文)
庞萧萧，王婷婷，刘斌，范夏月，刘晓瑞，申静，钟澄
引用本文：Xiaoxiao Pang, Tingting Wang, Bin Liu, Xiayue Fan, Xiaorui Liu, Jing Shen, Cheng Zhong, and Wenbin Hu, Effect of solvents on the morphology and structure of barium titanate synthesized by a one-step hydrothermal method, Int. J. Miner. Metall. Mater., 30(2023), No. 7, pp. 1407-1416.
https://doi.org/10.1007/s12613-023-2614-9
系统研究了溶剂种类对钛酸钡的晶体结构、形貌、粒径分布的影响规律。
02结合溶剂的物理化学特性分析了钛酸钡合成过程中的溶剂效应。
03总结并提出了合成四方性高、形貌良好、粒径小的四方相钛酸钡纳米颗粒的最佳溶剂条件。
文章导读
钛酸钡因其优异的介电性能和铁电性能，在多层陶瓷电容器中具有广阔的应用前景。近年来，随着电子器件小型化、多功能化发展，对具有薄介电层和超高容量的多层陶瓷电容器的需求显著增加，进而要求钛酸钡粉体具有更小的粒径、更高的四方性、良好的形貌和分散性。但是纳米颗粒具有尺寸效应，四方性随着粒径的减小而减小。因此，制备粒径小且四方性高的钛酸钡仍然是一项重要且富有挑战性的任务，研究合成参数对钛酸钡结构的调控对于提高钛酸钡的合成质量、促进电子设备小型化功能化发展具有非常重要的意义。
本文合成了高四方性、形貌良好、粒径小的四方相钛酸钡，系统探究了溶剂种类对钛酸钡粉体的晶体结构、形貌特征、粒径分布等特性的影响规律。研究结果表明，溶剂的物理化学性质如沸点、粘性、介电常数等对钛酸钡的结构、形貌和粒度分布都有很大影响。
图1 （a）不同溶剂条件下制备的钛酸钡样品的XRD图谱，（b）2θ=45°附近的XRD局部放大图谱。
利用XRD对钛酸钡样品的晶体结构进行分析。XRD衍射图谱显示，在纯水、一元醇存在的条件下合成的钛酸钡中四方相稳定存在，没有杂峰。而乙二醇的加入不利于四方相钛酸钡的合成。
图2. （a–e）不同溶剂条件下合成的钛酸钡的SEM图像和粒径分布图，（f）平均粒径和混合溶剂的介电常数。
采用扫描电镜对钛酸钡样品分析了形貌特征和粒度分布情况。在一元醇条件下，颗粒具有良好的形貌和分散性，平均粒径的变化规律可以归因于低沸点和低粘度的溶剂环境有利于分子的热运动，促进反应物质的传质，加速晶体形核，从而阻碍了单个纳米粒子的生长。钛酸钡粒径范围为151到53 nm，符合当前小粒径的发展需求。
综合考虑钛酸钡粉体的发展需求，确认钛酸钡合成方案的最佳反应介质条件，合成的钛酸钡粉体在具有较小粒径的同时，兼具了四方性高、形貌良好、分散性好、无杂相等特性，满足多层陶瓷电容器薄介电层和超高容量的发展需求，在促进电子设备小型化、功能化的发展趋势中具有十分广阔的实际应用价值。
通讯作者简介
钟澄，天津大学材料科学与工程学院教授。国家杰出青年科学基金，国家“万人计划”青年拔尖人才，国家优秀青年科学基金获得者，英国皇家化学学会会士，入选2021——2022年度全球“高被引科学家”名单。目前主要研究方向为电化学冶金和电池电化学。在Nature Energy、Nature Reviews Materials、Nature Communications、Chemical Reviews、Advanced Materials 等国际知名刊物发表SCI收录论文200余篇。编著中英文专著/教材3部，担任国际电化学能源科学研究院终身理事(Board Committee Member of the International Academy of Electrochemical Energy Science)以及Carbon Energy，Frontiers in Chemistry副主编。获得国家授权发明专利20余项，并有多项专利获得转让。
编辑 | 陈佩仙
审核 | 黄冬华
《矿物冶金与材料学报（英文版）》(InternationalJournal of Minerals, Metallurgy and Materials，IJMMM)是由教育部主管、北京科技大学主办、Springer Nature合作出版的英文学术期刊，1994年创刊，月刊。主要刊载矿物、冶金和材料领域的原创研究论文和特约综述等。被SCIE，EI，CAS，Scopus，ProQuest，OCLC，INSPEC等国际著名文摘或检索系统作为文献源期刊收录。入选中科院期刊分区二区。2021 JCR影响因子为3.850，在冶金与冶金工程学科和矿业工程与矿物加工学科位于Q1区, 在材料科学综合学科位于Q2区。2021 CiteScore为4.7，在材料科学–金属与合金类期刊中排名第27位（共155种期刊），位于Q1区。入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》T1级别。
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