钛酸钡作为一种性能优异的铁电材料，逐渐成为电子陶瓷领域使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。利用其高的热变参数及优良的压电、铁电、耐压和绝缘性能，钛酸钡广泛用于制作陶瓷电容器、正温度系数（PTC）热敏电阻、计算机记忆元件、半导体陶瓷、压电陶瓷等电子元器件。但是，由于BaTiO₃结构的原因，使其本身存在如下缺陷：1．居里点偏高（120℃），即在120℃才有最大介电常数值（10⁴），而室温下的介电常数只有居里点的1／6左右；2．介电损失（tanδ）、温度系数较大。根据理论推测，如果将半径较小的离子取代Ba²⁺，或者将不活泼的离子取代Ti⁴⁺，都可以使材料的居里峰前移并展宽，介电性能得到改善。为了获得介电性能优异的钛酸钡陶瓷材料，就需要对粉体颗粒进行有目的地掺杂改性。目前，大多数电子元器件生产企业均采用固相掺杂，通过加入Sr、Zr以及一些稀土元素来改善介电性能。但是由于固相法掺杂不均匀，且容易带入杂质，对材料性能改善并不明显。液相法中草酸共沉淀法是工业上使用较多的一种重要方法。其缺点是需要在850℃煅烧，颗粒易团聚，不均匀，粒度一般为0.2-1μm，达不到纳米级；目前关于水热法报道的也很多，其缺点是需高温高压的反应条件，不仅水热处理的时间长、能耗高，而且需要在碱性条件下进行，这不仅对设备要求高而且还必须使Ba（OH）₂过量，洗涤过程中造成了环境污染，不符合绿色化学反应要求。虽然近年来有溶胶-凝胶法进行掺杂改性的报道，但是由于原材料价格昂贵而很难实现工业生产。因此，本文采用一种全新的合成方法——低温固态反应法对纳米钛酸钡及其固溶体进行了制备。其优点是：工艺简单，反应时间短，产率高；能耗低；不仅有效避免了产物的硬团聚现象，而且不使用溶剂，对环境污染小，从而实现了绿色化学反应。首先，本实验以TiCl₄为原料，将TiCl₄水解后加入氨水打浆，调pH为6-8，减压抽滤洗净氯离子，然后将滤饼与新鲜的固体Ba（OH）₂·8H₂O以摩尔比1∶1混合，在室温下充分研磨10-180min后，放入烘箱直接烘干（120℃）即可得到钛酸钡粉体。对反应物的初始状态、水解时间、研磨时间、烘干时间等因素进行了系统研究，并获得了制备高分散纳米BaTiO₃粉体的最佳工艺。经XRD物相分析证明，产品为立方晶系。TEM形貌分析，粒子为均匀球形，平均粒径70nm。通过制陶实验，测定了材料的室温介电常数、介电损失和介温特性，得到较为理想的介电性能。然后，在此基础上进行元素掺杂，确定出以掺Sr、Sn的固溶体来制备钛酸钡基介电陶瓷。结果发现通过低温固态反应在BaTiO₃中掺入适量的锶和锡，通过XRD衍射分析和d-间距-组成证明，制备的粉体属立方晶系钙钛矿结构。掺杂之后的粉体较钛酸钡纯相的粒径稍有减小，而且烧结温度有所降低，介电常数接近14000，介电损耗降低，通过试验介电性能-温度特性发现居里温度也由120℃降至室温，介电性能得到了很大改善。最后，采用程序可控式无压烧结，通过对升（降）温速度、保温时间及最高温度等条件的控制，摸索出一条适合于纳米粉体成瓷的烧结制度。在本实验中，采用程序可控的方式对温度进行逐段控制，并与无压烧结方法相结合，根据样品的具体特点，进行程序可控式无压烧结，对各温度阶段进行了细致探讨。为利用低成本制备超小型、大容量陶瓷电容器奠定了一定的基础。