钛酸钡（BaTiO₃）是一种具有最高室温电容率(ε′_RT≈1600)的简单化合物。近年来,在钛酸钡的制备和性能方面的研究非常顺利,取得了很大的进展,主要应用于多层陶瓷电容器（MLCC）等电子器件中,被称为“电子陶瓷业的支柱”。随着电子工业的发展,对电子材料的要求也越来越高。由于钛酸钡陶瓷材料的微观结构具有不均匀性和较高的孔隙率,因此需要通过掺杂对其进行改性,来得到大量的新型功能材料,如今这已成为了当今的热点研究课题。本文通过传统的冷压陶瓷制备技术,分别制备了Nd³⁺/Ce⁴⁺、Eu³⁺/Ca²⁺和Gd³⁺/Ca²⁺共掺杂以及Mg²⁺单掺杂钛酸钡（BaTiO₃）的陶瓷。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、介电温谱（DTC）、电子顺磁共振（EPR）、拉曼光谱（RS）以及光致发光（PL）等技术,系统地研究了陶瓷的各项性能。具体研究结果如下:1.具有高介电率和低介电损耗的(Ba_1-xNd_x)(Ti_1-y-x/4Ce_y)O₃陶瓷由XRD结果得出(Ba_1-xNd_x)(Ti_1-y-x/4Ce_y)O₃（0.03≤x,y≤0.06）（BNTC）陶瓷具有伪立方结构。当y=0.05时,BNTC的介电峰温度（T_m）以-27℃/at.%Nd的速率快速下降。BN5TC6实现了高介电常数(ε’_RT=14100)和低损耗（tanδ=0.014）的X7V陶瓷。与Ce³⁺Kramers离子相关的g=2.509的EPR信号证实了Ce³⁺/Ce⁴⁺的混合价态的存在。在这些陶瓷长期保存后,在室温下可以检测到Nd³⁺的g=2.151的EPR信号。2.钛酸钡基陶瓷中氧空位的EPR探索钛酸钡基陶瓷中氧空位的EPR研究为双替代钛酸钡陶瓷介电损耗的降低提供科学依据。XRD结果显示BMT中Mg²⁺的溶解度为0.05。BMT单胞体积（V₀）随x（≤0.05）的持续下降为Mg²⁺在A位的支配性占据提供了充分的证据。随着烧结温度T_s的增加,BM1T的晶体结构从伪立方结构演变为四方相结构最终变为六方和四方的混合相结构。BM1T（即x=0.015的BMT）表现出ε’_RT=1200的温度稳定的X8S介电指标。当T_s≥1300℃时,在测试温度T=-188℃下可以观察到g=1.956的EPR信号被指定为离子化的氧空位(V_O^??)。3.(Ba_1-xEu_x)(Ti_1-x/2Ca_x/2)O₃陶瓷的价态稳定性、介电性质和缺陷化学研究XRD结果显示Eu³⁺在BETC中具有较高的固溶度,固溶度高达为0.24,四方?立方相变点发生在x=0.10。XPS结果证实Eu离子以Eu³⁺形式存在,没有发生变价行为。EPR结果证实:当x≤0.03时,A/B空位同时存在,且A空位缺陷随x增加而逐渐减少;当x≥0.04时,A空位缺陷消失,意味着少量Ca²⁺离子进入Ba位;在低温下没有发现氧空位信号。介电结果表明:掺杂量为x=0.10的样品具有高介电常数(ε’_RT=5800)和低介电损耗（tanδ=0.0177）,且满足X9V介电指标。4.(Ba_1-xGd_x)(Ti_1-x/2Ca_x/2)O₃陶瓷的晶体结构和介电性质XRD测试结果表明Gd³⁺在BGTC中的固溶度为0.23,在x=0.10处由四方相转变为立方相。Gd³⁺离子在BGTC陶瓷中显示强烈的EPR宽信号,掩盖了与空位缺陷相关的EPR信号。x=0.09样品的介电峰值为ε’_m=7317,发生在65.5℃,且显示较低的室温介电损耗(tanδ_RT=0.028)。