專利名稱：一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及無機(jī)非金屬領(lǐng)域，尤其是涉及一種稀土元素鉺摻雜的鐵酸鉍多鐵材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
磁性材料與電子材料的發(fā)展?jié)B透于現(xiàn)代技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，人們對(duì)集電性與磁性于一身的多鐵材料的研究興趣日益提高。鐵酸鉍BiFeO3 (簡(jiǎn)寫為BF0)具有簡(jiǎn)單的ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，室溫下同時(shí)具有鐵電性(居里溫度為810°C)和弱的反鐵磁性(尼爾溫度為380°C)，是一種因結(jié)構(gòu)參數(shù)的有序而導(dǎo)致鐵電性和磁性同時(shí)存在并具有磁電耦合性質(zhì)的多鐵材料。鐵酸鉍的多功能性使器件設(shè)計(jì)的自由度增大，因而，BiFeO3在信息存儲(chǔ)、衛(wèi)星通訊、精密控 制、高壓輸電線路的電路測(cè)量、磁電傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。早在1960年，研究人員就發(fā)現(xiàn)了 BiFeO3中共存的鐵電性和磁性，但由于大的漏導(dǎo)使其鐵電性在室溫下很難飽和極化，大大限制了 BiFeO3的應(yīng)用。隨著脈沖激光沉積方法的成熟，BiFeO3大的漏導(dǎo)問題已經(jīng)基本解決，但其室溫下弱的磁性卻沒有得到大的改善。因此，如何增強(qiáng)BiFeO3的磁性是亟待解決的問題。目前，國內(nèi)外的研究人員嘗試通過向BiFeO3中摻雜其它元素的方法來改善BiFeO3的磁性，包括用堿金屬元素對(duì)BiFeO3進(jìn)行B位摻雜和用稀土元素對(duì)BiFeO3進(jìn)行A位摻雜兩種方法。然而，現(xiàn)有技術(shù)中采用上述兩種方法向BiFeO3中摻入其它元素并未使BiFeO3的磁性顯著增強(qiáng)。B位摻雜方法還導(dǎo)致BiFeO3的居里溫度大大降低，從而限制了其在室溫下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料及其制備方法，其就覺得技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中向BiFeO3中摻入其它元素的方法并未使BiFeO3的磁性顯著增強(qiáng)；此外，B位摻雜方法還導(dǎo)致BiFeO3的居里溫度大大降低，從而限制了其在室溫下的應(yīng)用。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案
一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料制備方法，包括以下步驟
步驟1、按照鉺摻雜鐵酸鉍的化學(xué)式BihErxFeO3 (O < x彡O. 15)的計(jì)量比例稱取硝酸鐵Fe (NO3) 3 · 9H20、硝酸鉍Bi (NO3) 3 · 5H20以及硝酸鉺Er (NO3) 3 · 6H20,分別溶于體積濃度為5% — 20%的稀硝酸中，攪拌至完全溶解，分別得到濃度為O. 1-0. 3mol/L的硝酸鐵的稀硝酸溶液、O. 1—0. 3mol/L硝酸鉍的稀硝酸溶液和O.1—O. 3mol/L硝酸鉺的稀硝酸溶液；即每升稀硝酸溶液中溶解了 O. 1—0. 3摩爾的硝酸鐵、O. 1—0. 3摩爾的硝酸鉍和O. 1—0. 3摩爾的硝酸鉺。步驟2、將步驟I中得到的三種溶液混合并且攪拌均勻，得到硝酸鐵、硝酸鉍和硝酸鉺的混合稀硝酸溶液；
步驟3、將12mol/L的氫氧化鉀溶液滴入步驟2得到的混合溶液中反應(yīng)，并不斷攪拌直至混合溶液的pH值達(dá)到12，停止滴入氫氧化鉀溶液，并繼續(xù)攪拌O. 5小時(shí)以上析出紅褐色膠體，紅褐色膠體為Fe (OH) 3和Bi (OH) 3/Er (OH) 3的混合物；其中的化學(xué)方程式為
權(quán)利要求
1.一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料制備方法，包括以下步驟步驟1、按照鉺摻雜鐵酸鉍的化學(xué)式BihErxFeO3 (O < x彡O. 15)的計(jì)量比例稱取硝酸鐵Fe (NO3) 3 · 9H20、硝酸鉍Bi (NO3) 3 · 5H20以及硝酸鉺Er (NO3) 3 · 6H20,分別溶于體積濃度為 5% — 20%的稀硝酸中，攪拌至完全溶解，分別得到濃度為O. 1-0. 3mol/L的硝酸鐵的稀硝酸溶液、O. 1—0. 3mol/L硝酸鉍的稀硝酸溶液和O. 1—0. 3mol/L硝酸鉺的稀硝酸溶液；步驟2、將步驟I中得到的三種溶液混合并且攪拌均勻，得到硝酸鐵、硝酸鉍和硝酸鉺的混合稀硝酸溶液；步驟3、將12mol/L的氫氧化鉀溶液滴入步驟2得到的混合溶液中反應(yīng)，并不斷攪拌直至混合溶液的pH值達(dá)到12，停止滴入氫氧化鉀溶液，并繼續(xù)攪拌O. 5小時(shí)以上析出紅褐色膠體，紅褐色膠體沉淀物為Fe (OH) 3和Bi (OH) 3/Er (OH) 3的混合物；步驟4、將步驟3中得到的紅褐色膠體濾出，并用4-7mol/L的氫氧化鉀溶液清洗，然后加入到4-7mol/L的氫氧化鉀溶液里，得到前驅(qū)體溶液；步驟5、將步驟4得到的前驅(qū)體溶液倒入反應(yīng)釜內(nèi)膽中，填充度為70%-85%，并滴入3-5 滴雙氧水做催化劑，將反應(yīng)釜擰緊放入烘箱內(nèi)加熱至200°C—240°C并保持5 —12個(gè)小時(shí)反應(yīng)過程，然后自然冷卻至室溫，該反應(yīng)方程式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料制備方法，其特征在于硝酸鐵、硝酸鉍、硝酸鉺、氫氧化鉀以及硝酸的純度均不低于分析純。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料制備方法，其特征在于步驟2中先將硝酸鉺的稀硝酸溶液和硝酸鉍的稀硝酸溶液充分混合并攪拌，然后和硝酸鐵的稀硝酸溶液混合攪拌均勻，得到硝酸鐵、硝酸鉍和硝酸鉺的混合稀硝酸溶液。
4.一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料，其特征在于鉺摻雜鐵酸鉍BihErxFeO3多鐵材料；其中，O < X ≤ O. 15。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料，其特征在于所述鉺摻雜鐵酸鉍 Bi1^ErxFeO3 (O < χ ≤O. 15)多鐵材料為納米顆粒，其粒徑為50nm — lOOnm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料及其制備方法，該鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料的化學(xué)式為Bi1-xErxFeO3，0＜x≤0.15。本發(fā)明提供的鉺摻雜鐵酸鉍多鐵材料的磁性較鐵酸鉍材料的磁性顯著增強(qiáng)。
文檔編號(hào)C01G49/00GK103011301SQ201210581409
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者侯志靈, 周海峰, 曹茂盛, 金海波, 孔令寶 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)