一、研究背景
在夏季高热地区,降低建筑物对太阳热量的吸收,节约制冷降温的能量,对于建筑节能是非常重要的。在建筑外墙及屋顶涂覆高反射涂料是有效的措施之一,但是成膜的有机涂层耐久性差,通常几年后就需要重新涂刷以保证美观及热反射效果。陶瓷材料的耐候性和强度好,在我国建筑外墙的应用相当广泛。通过研究发现在陶瓷中加入二氧化钛和钛酸盐物质可以提高太阳热反射的性能。在钛酸盐化合物中，钛酸钡是良好的压电材料和介电材料，所以本课题希望研究钛酸钡复合材料是否具备优良的热反射性能。通过这次的毕业设计，本课题将主要研究钛酸钡及各种金属元素掺杂的钛酸钡的制备方法，以及其近红外太阳热反射性能。通过对钛酸钡进行掺杂改性，可以得到大量的新型功能材料．除稀土元素外，过渡金属亦是钛酸钡的常用掺杂剂。过渡金属占据Ti位且绝大多数具有变价性质，其较小的离子半径甚至能够诱致六方相的形成，如Cr[1]、Mn[2，3]、Fe[3，4]、Ni[3]、Cu[5，6]等掺杂。因此，研究钛酸盐复合材料的制备及其近红外太阳热反射性能具有重要的意义。
二、研究现状
2.1钛酸钡材料的掺杂改性
2.1.1 Mn掺杂钛酸钡的改性研究
钛酸钡是钛酸盐系列陶瓷的基础母体原料，在工业领域有着广泛的应用，被称为“陶瓷业的支柱”，通过对钛酸钡进行掺杂改性，就可以得到大量的新型功能材料。刘巧丽团队[7]以 MnO2 为添加剂，采用传统的冷压陶瓷技术，按照分子式 Ba ( Ti1－x Mnx ) O3 ( x = 0．06 ～0．09) 在 1400 /12 h 烧结条件下制备了 Mn 掺杂钛酸钡陶瓷。Mn作为 BaTiO3 的掺杂剂，主要取代 Ba位上的 Ti4 。在含有六方相的钛锰酸钡中，Mn离子以 3价和 4 价存在［8］，其离子半径均小于Ti4 ，故随Mn掺杂量的增加，晶胞体积逐渐减小，且均小于 BaTiO3的晶胞体积。同时BaTiO3 陶瓷在室温具有四方钙钛矿结构，而六方 BaTiO3 在温度高于1460摄氏度才能在稳定存在于空气中，而Mn掺杂使六方BaTiO3可以在室温下稳定存在。这样便得到了强度更高、更耐磨损和耐热性能更好的钛酸钡陶瓷。
孙东亚团队[9]认为，窄禁带的氧化锡、氧化钴和氧化铁等，能与钛酸盐等材料形成电荷迁移顺畅的异质结，可有效拓展所形成材料的吸收光波长范围。镍作为与铁、钴等化学性质接近的过渡金属元素，在改善宽禁带主体复合材料的光吸收性能，增强载流子迁移效率方面具有一定的潜力。将掺镍的聚合羟基锆嵌入到钛酸盐层间，制备出了具有光吸收、光催化活性的介孔复合材料ＮＺＰＴ，并得出了镍掺杂量对材料形成及光吸收性能的影响。当镍的掺杂量增大到一定程度后（ＮＺＰＴ－０.１０），再增加镍掺入量时，由于大量小粒径镍的水合离子的引入并吸附在介孔内壁，吸收活性位会被部分覆盖，同时，材料的比表面积也相应变小，这都会导致对应光吸收能力减弱。
2.1.2 Co掺杂钛酸钡的改性研究
Alka·Rani[10]研究了 BaTi1-xCoxO3（x = 0、2.5、5、7.5 和 10 mol％）陶瓷的结构与其电、磁和磁电性能。XRD 数据的Rietveld 细化证实，BTCO样品的晶粒尺寸由于优化的烧结条件而增加，由于氧空位的出现，铁电常数和介电常数均随 Co 掺杂浓度而降低。当 x =0和10mol％时，相对介电常数从3239降低到125。随着 Co 掺杂浓度的增加，Ms逐渐增加，这是因为在 BTCO 样品中会发生不同类型的氧空位交换相互作用。MD (铁电）和 ME （介电）系数均显示出随着Co浓度的降低而下降的趋势。而马亚男团队[11]通过研究Fe/Co掺杂钛酸钡，发现Fe/Co掺杂可有效降低光电子跃迁所需的活化能，从而改善 BaTiO3 的光电性能，尤其是在导带底部和价带顶部附近的光生载流子浓度，为强轨道杂交增加BaTiO3对光子的响应能力，并通过红移现象增强了光电子的带间跃迁宽度。
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