專利名稱：一種鐵酸鉍基多鐵材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵酸鉍基多鐵材料及其制備方法，屬于電子陶瓷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多鐵性材料既有鐵電性，又有鐵磁性，且在鐵電性與磁性之間有一定的相互作用。 通過施加一個(gè)磁場(chǎng)，既可誘導(dǎo)一個(gè)高度可重復(fù)的電極化切換(導(dǎo)致一種巨大的磁容效應(yīng))， 又可誘導(dǎo)產(chǎn)生一個(gè)永久的極化印記，因此很有可能成為下一代同時(shí)具有鐵電和鐵磁特性的新型存儲(chǔ)介質(zhì)材料。Bii^eO3是少數(shù)在室溫條件下同時(shí)具有弱鐵電性與反鐵磁性的單相磁電多鐵材料，其鐵電相變的居里溫度遠(yuǎn)高于室溫，為830°C ；反鐵磁相變的奈爾溫度為380°C。 La0.67Ba0.33Mn03也是一種螺旋鐵磁材料，顯示出一種金屬到絕緣體的轉(zhuǎn)變。I^bTiO3是一種強(qiáng)鐵電材料，具有很高的電阻率。因此這三種鈣鈦礦材料復(fù)合可以得到具有較強(qiáng)鐵電和鐵磁、 且漏電流很小的多鐵材料，從而使多鐵材料走向商業(yè)應(yīng)用成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高鐵酸鉍陶瓷的鐵電和鐵磁性能并降低其漏電流，本發(fā)明提供了一種三元鈣鈦礦鐵磁、鐵電固溶體的溶膠凝膠工藝，采用硝酸鐵、硝酸鉍、硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯為原料，制備具有優(yōu)良鐵電、鐵磁性能的鐵酸鉍基固溶體陶瓷粉體。本發(fā)明的技術(shù)方案是鐵酸鉍基多鐵材料的化學(xué)組成通式為(1-x-y)BiFeO3-XLEici.67B￡ia33Mn03-yPbTi03， 其中0 < χ < 0. 3，0 < y < 0. 3，X，y為摩爾分?jǐn)?shù)。具體制備方法為(1)分析純級(jí)檸檬酸和硝酸鐵先后溶于去離子水或者無水乙醇中，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵的5-15倍，去離子水或者無水乙醇的質(zhì)量為檸檬酸的5-20倍；(2)拌步驟(1)所得的溶液并加熱到50-95攝氏度，持續(xù)0. 5-5小時(shí)，得到溶膠；(3)用氨水調(diào)節(jié)溶膠的PH值到0. 1-5 ；(4)持步驟O)的溫度，加入與步驟(1)中硝酸鐵相同物質(zhì)的量的硝酸鉍，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Bi (OH)3沉淀，得到含鉍的溶膠；(5)照(1-x-y)BiFeO3-XLiia67Ba。33Mn03-yPbTi03，其中0 < χ < 0. 3,0 < y < 0. 3, X，y為摩爾分?jǐn)?shù)，依次往步驟(4)所得的溶膠中加入相應(yīng)物質(zhì)的量的硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Ti (OH)4沉淀，得到含錳和鈦的溶膠；(6)步驟(5)所得的溶膠置于烘箱中，于80-140攝氏度脫水5-M小時(shí)，得到干凝膠；(7)干凝膠研碎，置于馬弗爐中，在500-1000攝氏度煅燒0. 2-4小時(shí)，得到鐵酸鉍
基多鐵材料。本發(fā)明的有益效果是采用溶膠凝膠方法制備了鐵酸鉍基多鐵材料，不僅大大提高了粉體中元素的均勻性，而且還有效地減少了第二相的生成。BWeO3具有弱鐵電性與反鐵磁性。IAl67Biia33MnO3是螺旋鐵磁材料，具有較好的磁性。I^bTiO3是一種強(qiáng)鐵電材料，具有很高的電阻率。這三種材料相互補(bǔ)充，提高鐵酸鉍的鐵電和鐵磁性能并降低其漏電流。


圖1為本發(fā)明0.92BiFe03-ο·03La067^ .S3MnO3-0.05inyri03粉體的紅外圖譜。
圖2為本發(fā)明0.80BiFe03-ο·IOLa0.67^ .S3MnO3-0.KM3TiO3粉體的紅外圖譜。
圖3為本發(fā)明0.75BiFe03-ο·20La0.67^ .S3MnO3-O.05PbTi03粉體的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 用分析純級(jí)的硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸、硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯為原料，按化學(xué)計(jì)量比為0. 92BiFe03"0. 03La0.67Ba0.33Mn03-0. 05PbTi03進(jìn)行稱量配料。將檸檬酸和硝酸鐵先后溶于去離子水中，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵的6倍，去離子水的質(zhì)量為檸檬酸的12倍；攪拌并加熱到70攝氏度，持續(xù)1小時(shí)；使用氨水調(diào)節(jié)溶膠的PH值到 1 ；加入與硝酸鐵相同物質(zhì)的量的硝酸鉍，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Bi (OH)3沉淀，得到含鉍的溶膠；按照0. 92BiFe03-0. 03La0.67Ba0.33Mn03-0. 05PbTi03的化學(xué)計(jì)量比，加入相應(yīng)物質(zhì)的量的硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Ti (OH)4沉淀，得到含錳和鈦的溶膠；將溶膠置于烘箱中，于90攝氏度脫水14小時(shí)，得到干凝膠；將干凝膠研碎，置于馬弗爐中，在600攝氏度煅燒1小時(shí)，得到鈦鐵酸鉍粉體。圖1給出了 0. 92B IFeO3-O. 03La0.67Ba0.33Mn03-0. 05PbTi03 粉體的紅外圖譜。實(shí)施例2:用分析純級(jí)的硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸、硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯為原料，按化學(xué)計(jì)量比為0. 80BiFe03-0. IOLa0.67Ba0.33Mn03-0. IOPbTiO3進(jìn)行稱量配料。將檸檬酸和硝酸鐵先后溶于無水乙醇中，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵的9倍，無水乙醇的質(zhì)量為檸檬酸的11倍；攪拌并加熱到60攝氏度，持續(xù)0. 6小時(shí)；使用氨水調(diào)節(jié)溶膠的PH值到 1 ；加入與硝酸鐵相同物質(zhì)的量的硝酸祕(mì)，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Bi (OH)3沉淀，得到含鉍的溶膠；按照0. 80BiFe03-0. IOLa0.67Ba0.33Mn03-0. IOPbTiO3的化學(xué)計(jì)量比，加入相應(yīng)物質(zhì)的量的硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Ti (OH)4 沉淀，得到含錳和鈦的溶膠；將溶膠置于烘箱中，于90攝氏度脫水8小時(shí)，得到干凝膠；將干凝膠研碎，置于馬弗爐中，在700攝氏度煅燒0. 5小時(shí)，得到鈦鐵酸鉍粉體。圖2給出了 0. 8OBiFeO3-O. IOLa0.67Ba0.33Mn03-0. IOPbTiO3 粉體的紅外圖譜。實(shí)施例3 用分析純級(jí)的硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸、硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯為原料，按化學(xué)計(jì)量比為0. 75BiFe03-0 . 20La0.67Ba0.33Mn03-0. 05PbTi03進(jìn)行稱量配料。將檸檬酸和硝酸鐵先后溶于去離子水中，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵的14倍，去離子水的質(zhì)量為檸檬酸的18倍；攪拌并加熱到85攝氏度，持續(xù)2小時(shí)；使用氨水調(diào)節(jié)溶膠的PH值到 1 ；加入與硝酸鐵相同物質(zhì)的量的硝酸鉍，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Bi (OH) 3沉淀，得到含鉍的溶膠；按照0. 75BiFe03-0. 20La0.67Ba0.33Mn03-0. 05PbTi03的化學(xué)計(jì)量比，加入相應(yīng)物質(zhì)的量的硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Ti (OH)4 沉淀，得到含錳和鈦的溶膠；將溶膠置于烘箱中，于120攝氏度脫水16小時(shí)，得到干凝膠； 將干凝膠研碎，置于馬弗爐中，在900攝氏度煅燒2小時(shí)，得到鈦鐵酸鉍粉體。圖3給出了 0. 75BiFeO3-O. 20La0 67Ba0.33Mn03-0. O5PbTiO3 粉體的 XRD 圖譜。
權(quán)利要求
1.一種鐵酸鉍基多鐵材料，其特征在于鐵酸鉍基多鐵材料的化學(xué)組成通式為 (1-x-y) BiFe03-xL￡i。.67B￡t。jMn03-yPbTi03，其中0 < χ < 0. 3,0 < y < 0. 3，χ, y 為摩爾分?jǐn)?shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵酸鉍基多鐵材料的制備方法，其特征在于具體步驟為(1)分析純級(jí)檸檬酸和硝酸鐵先后溶于去離子水或者無水乙醇中，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵的5-15倍，去離子水或者無水乙醇的質(zhì)量為檸檬酸的5-20倍；(2)拌步驟(1)所得的溶液并加熱到50-95攝氏度，持續(xù)0.5-5小時(shí)，得到溶膠；(3)用氨水調(diào)節(jié)溶膠的PH值到0.1-5 ；(4)持步驟(2)的溫度，加入與步驟⑴中硝酸鐵相同物質(zhì)的量的硝酸鉍，邊緩慢滴加， 邊攪拌，防止有Bi (OH)3沉淀，得到含鉍的溶膠；(5)照(1-x-y)BiFeO3-XLiici.67Ba。33Mn03-yPbTi03，其中0 < χ < 0. 3,0 < y < 0. 3, χ, y為摩爾分?jǐn)?shù)，依次往步驟(4)所得的溶膠中加入相應(yīng)物質(zhì)的量的硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、 醋酸鉛和鈦酸丁酯，邊緩慢滴加，邊攪拌，防止有Ti (OH)4沉淀，得到含錳和鈦的溶膠；(6)步驟(5)所得的溶膠置于烘箱中，于80-140攝氏度脫水5-M小時(shí)，得到干凝膠；(7)干凝膠研碎，置于馬弗爐中，在500-1000攝氏度煅燒0.2-4小時(shí)，得到鐵酸鉍基多鐵材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵酸鉍基多鐵材料及其制備方法。鐵酸鉍基多鐵材料的化學(xué)組成通式為(1-x-y)BiFeO3-xLa0.67Ba0.33MnO3-yPbTiO3，其中0＜x＜0.3，0＜y＜0.3，x，y為摩爾分?jǐn)?shù)。用分析純級(jí)的硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸、硝酸鑭、硝酸鋇、硝酸錳、醋酸鉛和鈦酸丁酯為原料，按化學(xué)計(jì)量比為(1-x-y)BiFeO3-xLa0.67Ba0.33MnO3-yPbTiO3進(jìn)行稱量配料配料，經(jīng)過溶解、調(diào)節(jié)pH值、制成溶膠、制成凝膠、干燥以及煅燒等工序，最終成分均勻的鐵酸鉍基陶瓷粉體。本發(fā)明方法通過與強(qiáng)鐵磁材料和強(qiáng)鐵電復(fù)合制備了具有漏電流低的高性能鐵電-鐵磁材料。
文檔編號(hào)C04B35/626GK102173764SQ20111000624
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者劉來君, 吳枚霞, 方亮, 蘇聰學(xué), 黃延民 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)