Was ist Strontiumtitanat?
Strontiumtitanat ist ein Mischoxid aus Strontium und Titan.
Es ist auch als Titan(IV)-Strontiumtrioxid bekannt. Strontiumtitanat ist zwar ein künstlicher Stein, aber ein natürliches Mineral mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung ist Tauzonit. Strontiumtitanat wurde früher als Ersatz für Diamant angesehen.
Obwohl seine Mohshärte von 6 niedriger ist als die von Diamanten (Mohshärte 10), wurde er wegen seines Glanzes (Brillanz), der 4,3-mal höher ist als der von Diamanten, und wegen seines Feuers (das Erscheinungsbild von über das Farbspektrum verteiltem Licht) geschätzt.
Anwendungen von Strontiumtitanat
1. Derzeitige Hauptanwendungen
Strontiumtitanat ist aufgrund seiner typischen Perowskit-Struktur ein weit verbreitetes Material als Substrat für ferroelektrische und supraleitende Dünnschichten. In der angewandten Forschung nimmt es eine wichtige Stellung als Substrat für Josephson-Bauelemente und SQUIDs (supraleitende Quanteninterferenzbauelemente) ein.
Es wird auch als Material für keramische Kondensatoren verwendet, wobei seine ausgezeichneten dielektrischen und thermoelektrischen Eigenschaften genutzt werden, sowie für Varistoren, Sensoren und thermoelektrische Elemente, da es mit Zusätzen wie Niob leicht in Halbleiter umgewandelt werden kann.
2. Zukünftige Anwendungen
In den letzten Jahren ist Strontiumtitanat eines der interessantesten Materialien als wasserstoffproduzierender Photokatalysator. Aufgrund seiner hohen Stabilität unter Lichteinstrahlung und seiner starken Photoreduktionskraft wird es als Photokatalysator für die Wasserstoffproduktion allein mit Sonnenlicht untersucht.
Es wird auch aktiv als neues Substrat mit metallischen Eigenschaften entwickelt, obwohl es sich um ein hochwertiges Oxid des Perowskit-Typs handelt, da es ein Potenzial für neue und noch nie dagewesene Anwendungen bietet.
Eigenschaften von Strontiumtitanat
1. Physikalische Eigenschaften
Strontiumtitanat ist ein weißer Feststoff mit der chemischen Formel SrTiO3. Es hat ein Molekulargewicht von 183,5 und ist unter der CAS-Nr. 12060-59-2 registriert. Sein Schmelzpunkt liegt bei ca. 1900 °C, seine Dichte beträgt 5,1 g/cm3, und es liegen keine Daten über Entflammbarkeit oder oxidierende Eigenschaften vor.
Das Kristallsystem ist kubisch, die Gitterkonstante beträgt a = 0,3905 nm und es wird nach dem Bernoulli-Verfahren gezüchtet. Die Dielektrizitätskonstante beträgt 310 (27 °C,1MHz) und der Wärmeausdehnungskoeffizient 11,1×10-6/ °C (Raumtemperatur bis 1000 °C). Die Phasenübergangstemperatur liegt bei 110 K und der Brechungsindex bei 2,407 (bei 589 nm).
2. Chemische Eigenschaften
Unlöslich in Wasser und den meisten Lösungsmitteln, stabil bei Raumtemperatur, verschlossen. Starke Oxidationsmittel und starke Säuren sind als gefährliche Vermischungsstoffe angegeben und der Kontakt muss während der Verwendung vermieden werden.
Bei Raumtemperatur ist es ein farbloser kubischer Kristall mit einer perowskitartigen Struktur, unter 110 K ist es jedoch tetragonal. Beim Erhitzen auf hohe Temperaturen verliert es einen Teil seines Sauerstoffs, wird schwarz und elektrisch leitfähig und weist bei niedrigen Temperaturen piezoelektrische Eigenschaften auf.
Es ist nicht brennbar und nicht gefährlich. Im Falle eines Brandes ist das Feuer gemäß den Löschmethoden für andere gefährliche Stoffe zu löschen, da es keine Beschränkungen für die Feuerlöschmethoden gibt.
Sonstige Informationen zu Strontiumtitanat
1. Sicherheit
Ungefährlicher Stoff ohne bekannte Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, jedoch sollte eine geeignete persönliche Schutzausrüstung getragen werden, um eine Exposition der Arbeitnehmer zu vermeiden. Bei Haut- oder Augenkontakt sofort mit fließendem Wasser waschen und bei anhaltenden Schmerzen einen Arzt aufsuchen.
Bei der Arbeit in Bereichen mit örtlicher Absaugung oder in gut belüfteten Bereichen arbeiten und Maßnahmen ergreifen, um direkten Kontakt mit dem Stoff und das Einatmen von Dämpfen und Staub zu vermeiden. Derzeit sind keine Gefahren für die wässrige Umwelt, Fischtoxizität, Akkumulation oder Auswirkungen auf den Boden festgestellt worden. Bei der Entsorgung muss das Produkt von einem spezialisierten Unternehmen behandelt werden.
2. Bandlücke
Als Bandlücke bezeichnet man den Bereich in der Bandstruktur eines Kristalls, in dem keine Elektronen existieren können (verbotenes Band). Typische Leiter ohne Bandlücke sind metallische Materialien wie Eisen, Kupfer, Silber, Gold und Aluminium.
Strontiumtitanat ist ein indirekter Übergangsisolator mit einer Bandlücke von 3,2 eV. Bei Raumtemperatur zeigt es keine Fluoreszenz, wenn es durch UV-Licht angeregt wird, aber wenn es bei niedrigen Temperaturen angeregt wird, bilden die Elektronen und Löcher einen selbstgebundenen Zustand und emittieren aufgrund ihrer Kopplung Licht bei 500 nm.