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钛酸钡（BaTiO3）在简单化合物中因具有最高室温电容率（ε′RT≈1600）而在电子工业被广泛应用，被誉为“电子陶瓷业的支柱”。BaTiO3在大约125℃存在具有一级相变行为的窄而尖的介电居里峰，同时具有较大的温度系数，这些缺点限制了BaTiO3的直接应用。因此改进BaTiO3的介电性能就显得很有必要。我国稀土资源储量丰富,稀土作为现代化学工业的维他命常被用作BaTiO3的掺杂剂，通过晶格结构的改造而提高介电性能。研究者对轻稀土元素La、Ce、Nd在BaTiO3中的应用进行了大量的研究，但同样是轻稀土的Pr具有以Pr3+（4f2）或Pr4+（4f1）形式存在的可能性。由于Pr离子具有变价的性质，不同位占据的可能性和Pr3+/Pr4+的混合价态，以及Pr4+较低的稳定性，这些因素使得Pr掺杂BaTiO3的缺陷化学较为复杂，至今没有报道，以致Pr在介电领域很少被化学学家和物理学家认为是BaTiO3的掺杂剂。在本项工作中，我们采用固相反应法制备Pr掺杂BaTiO3基陶瓷。采用变温X射线衍射（XRD）、变温拉曼光谱（RS）、变温电子顺磁共振（EPR）、扫描电镜（SEM）、介电温谱等多项测试分析技术，研究陶瓷的固溶性质、结构、微结构、变价性质、介电性质、光谱性质、及缺陷化学。研究目的是了解Pr在BaTiO3中的基本物理和化学性质，进而开发高性能的介电陶瓷材料。研究结果表明：在Pr掺杂BaTiO3中，Pr离子无法以Pr4+的形式完全占据Ti位；Pr离子更容易以Pr3+的形式占统治性地占据Ba位，形成Ti空位缺陷。借助于样品储存历史的EPR监控，可探测到微量Pr4+的形式在Ti位的存在，以g=3.77的EPR热谱信号为标志。借助于La离子在Ba位的排他性占据，探索了La/Pr共掺杂BaTiO3陶瓷(Ba1xLax)(Ti1y-x/4Pry)O3中Pr4+进入Ti位的可能性。研究表明：Pr离子仍然主要以Pr3+的形式占据Ba位，未观察到Pr在Ti位以Pr4+存在的EPR热谱信号。Pr/Ca共掺杂BaTiO3陶瓷(Ba1xPrx)(Ti1x/2Cax/2)O3（PC）中，Pr3+与Ca2+分别占据Ba位与Ti位，Pr/Ca共掺杂能显著提高Ca离子在Ti位的固溶度，达到x=30%以上。整个系列陶瓷中，x=0.04、0.05、0.06、0.10时达到Y5V型介电指标，x=0.30时达到X8R型介电指标。x=0.05的室温介电常数达3000。该系列陶瓷室温范围内的介电损耗普遍较低（tan δ≤0.04）。Pr/Mg共掺杂BaTiO3陶瓷(Ba1xPrx)(Ti1x/2Mgx/2)O3（PM）中，两种共掺杂离子的固溶度更高，Pr在BaTiO3陶瓷中的固溶度能达到x=70%，说明Pr和Mg离子分别以Pr3+和Mg2+形式占据Ba位和Ti位。Ti空位EPR信号的出现，意味着少量的Mg离子不可避免地进入Ba位。x=0.03时达到Y5V型介电指标，室温介电常数达到4000。x=0.25时达到X8R型介电指标。同时该系列陶瓷室温范围内的介电损耗普遍较低（tan δ≤0.03）。Pr/Ni共掺杂BaTiO3陶瓷(Ba1xPrx)(Ti1xNix)O3（x=0.05）（BPTN3）和(Ba1xPrx)(Ti1x/2Nix/2)O3（x=0.05）（PN2）中，Ni离子以Ni2+的形式占据Ti位，无法以Ni3+的形式进行位占据。随着合成温度的升高，Ni2+离子更容易从Ti位占据转为Ba位占据。合成温度1300℃时达到X6R型介电指标。1350℃时达到Y5V型介电指标，室温介电常数达到1300。Gd/Mn共掺杂陶瓷(Ba12xGd2x)(Ti1xMnx)O3中Gd3+占据Ba位，Mn只能以Mn2+占据Ti位，而不是Mn2+/Mn4+混合价态占据Ti位。随着掺杂量的升高，陶瓷的介电峰以–33°C/at.%x的速率迅速向低温方向移动，x=0.04与0.05时达到Y5V型介电指标，室温介电常数分别达到5100和2900。室温范围内的介电损耗较低（x=0.02~0.04时tan δ≤0.02，x=0.05时tan δ≤0.03）。