Li2 TiO3陶瓷由于具有高熔点、高导热系数、良好的氚释放性能、低活化性、优异的化学稳定性、较高的Li原子密度以及与结构材料有良好的相容性等特点,被认为是最具前途的固体氚增殖材料之一。因此,氚增殖材料Li2TiO3陶瓷的合成一直受到国内外的广泛关注。溶液燃烧合成技术由于操作简单,反应温度低,得到的纳米氧化物纯度高、化学均匀性好等特点,被视为是合成纳米氧化物的一种高效、快速的方法,但现有的溶液燃烧合成技术尚存在合成的纳米粒子尺寸大、粒径分布不均、某些多组元反应体系由于绝热燃烧温度低难以一步合成所需的多元复合氧化物等问题。本课题针对上述问题,将微波加热技术和溶液燃烧合成技术结合起来制备Li2TiO3陶瓷粉末,模拟计算了微波-溶液燃烧合成过程的温度场,系统研究了关键工艺参数对Li2TiO3陶瓷粉末的物相组成和显微形貌的影响,详细分析了微波促进和诱发溶液燃烧合成机制,并探讨了Li2TiO3的形成过程。通过系统研究,取得如下主要成果:(1)采用时域有限差分方法对微波-溶液燃烧合成的加热阶段的温度场进行了模拟。研究发现,微波加热为体加热方式,前驱体溶液的温度场呈类球状分布,中心区域温度较高,但整体温度梯度小。(2)研究了微波功率、燃料比和金属阳离子浓度对Li2TiO3陶瓷粉末性质的影响。当微波功率为1200 W,燃料比为1.5时,合成了单一相的单斜结构Li2TiO3陶瓷粉末,平均颗粒尺寸(D50)为4.63μm,分散均匀,晶粒尺寸约为40 nm,条纹间距为0.475 nm,形状为规则的准立方体。金属阳离子浓度也显著影响了Li2TiO3的相组成,金属阳离子浓度n=0.15 mol/L时,合成的Li2TiO3为单一相的单斜结构;n=0.375mol/L时,在26°附近出现了锐钛矿TiO2的衍射峰;n=0.75 mol/L,产物中同时出现了TiO2和LiNO3的衍射峰。(3)分别从热力学和动力学角度分析了微波促进和诱发溶液燃烧合成反应的机制。研究结果表明,同传统加热方式相比,微波-溶液燃烧合成的反应活化能降低(ΔE/R=625 K),反应速率增大(ln(A)=-5.1 m2/s)。且随着微波功率的提高,反应体系的加热时间和反应时间缩短,反应速率加快。另外,微波加热技术可有效避免燃料尿素的分解,保证溶液燃烧合成反应的持续进行。(4)通过分析不同燃烧反应阶段产物的物相组成,探讨了Li2TiO3的形成过程。Li2TiO3的形成过程是一种“溶解—结晶—相变”过程。