尖晶石型多铁性材料及其合成方法技术

尖晶石型多铁性材料及其合成方法，属于多铁性材料及其制备领域。其通式为MxZn1-xFe2O4、ZnMxFe2-xO4或ZnMxM’yFe2-x-yO4。将可溶性金属离子盐在碱金属盐、表面活性剂和有机极性溶剂的混合体系中进行反应，得到所述的尖晶石型多铁性材料。所得的尖晶石型多铁性材料在常温下就可以表现出多铁性能，是比较罕见的一种单相多铁材料，在换能器、传感器、信息存储器等技术领域,具备广阔的应用前景。本发明专利技术方法简便、原料廉价易得、工艺重复性好、产率高、安全、成本低、适用性广，没有有毒和污染性物质产出，产物为固体粉末而且性质稳定，便于工业生产。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多铁性材料及其制备领域，特别涉及一类单相磁电材料及其制备方法，具体涉及一类在室温下能表现出多铁性能的尖晶石型材料及其制备方法。
技术介绍
铁性材料(如铁电、铁磁材料)是一大类非常重要的先进功能材料，广泛应用于换能器、传感器、敏感器等电子器件，在传感、驱动、存储及智能系统等高
占主导地位。在器件微型化、需求多样化的现代生产生活中，越来越迫切地需要同时具备多种功能的材料，多铁性材料就是其中的一类典型代表。多铁性材料是指材料的同一个相中包含两种及两种以上铁的基本性能，这些铁的基本性能包括铁电性(反铁电性)，铁磁性(反铁磁性、亚铁磁性)和铁弹性。这一类材料在一定的温度下同时存在自发极化序和自旋序，正是它们的同时存在引起的磁电耦合效应使多铁性体具有某些特殊的物理性质，引发了若干新的、有意义的物理现象，如在磁场的作用下产生电极化或者诱导铁电相变；在电场作用下产生磁场或者诱导铁电相变；在Curie 温度铁磁相变点附近产生介电常数的突变等。多铁性材料已成为当前国际上研究的一个热点ο多铁性材料可分为复合磁电材料和单相磁电材料。复合多铁性材料是一种新型多功能材料，是将铁电相与铁磁相材料经一定的方法复合形成的，不仅具有前者的压电效应和后者的磁致伸缩效应，而且还能产生出新的磁电转换效应，这种效应是铁电相与铁磁相的乘积效应。单相多铁性材料是指同时表现出铁电性和铁磁性的单相化合物，此多铁性材料不仅具有铁电性和铁磁性，而且铁电性与铁磁性之间存在磁电耦合效应，从而可能实现铁电性和铁磁性的相互调控。其中在室温下能表现出铁电性能的单相磁电材料是比较罕见的，钙钛矿型的BWeO3是其中的一种。因此寻找新的单相磁电材料及其适合工业生产的制备方法亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类新的多铁性材料及其合成方法，以满足信息技术不断发展的要求。该方法利用廉价易得的原料，采用溶剂热法，高产率合成系列多铁性材料。该方法的合成路线简单、易于放大、成本低，所得到的多铁性材料在常温下就可以表现出多铁性能，是比较罕见的一类单相多铁材料，在换能器、传感器、信息存储器等
，具备广阔的应用前景。本专利技术所提供的尖晶石型多铁性材料的通式为MxZn1^xFe2O4,其中M为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种，χ= 0. 02，0. 05, 0. 1，0. 15，0. 2-—1 ；MxM' yZni_x_yFe204，M为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种， x=0. 02, 0. 05, 0.1，0.15，0.2-—1，M’为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种，y= 0.02，0.05，0.1，0.15，0.2—1; x+y ^ 1 ；ZnM/e2_x 04，M 为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子中的一种，x=0. 02，0.05，0.1，0.15， 0. 2-—1 ；ZnMxM' yFe2_x_y04,M为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子中的一种，Μ，为铝、镓、铟、锑、铋、钛、 铬离子等中的一种，x=0.02，0.05，0.1，0.15，0.2-—1; y=0.02, 0.05，0.1，0.15， 0. 2-—1 ； x+y 彡 1。MxZrvxM' yF%_y04，其中M为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种， χ= 0.02,0.05, 0.1，0.15，0.2-—1，M’为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子等中的一种， X=L 0, 1. 05——1.7，1. 75, 1.8，1. 85, 1.9，1. 95, 2; y=0. 02, 0. 05, 0.1，0. 15, 0. 2-—1 ； x+y ^3；本专利技术所提供的合成尖晶石型多铁性材料的方法，按照下述步骤进行 先将金属盐加入到有机极性溶剂中，混合溶解后，再加入固体碱金属盐和表面活性剂， 搅拌均勻后在160°C _260°C下反应，得到所述的尖晶石型多铁性材料的方法。其中所述的表面活性剂与有机极性溶剂的质量比为0. 02-0. 2:；金属离子的浓度为0. 025-0. 45mol/L，碱金属盐与金属离子的摩尔比为2_10:1。其中所述的金属盐为铁、铍、镁、钙、锶、钡、锗、锡、铅、锌、镉、锰、钴、铝、镓、铟、锑、铋、钛、钒和铬离子等中的二种或几种以上的可溶盐，如硝酸盐、盐酸盐、硫酸盐或醋酸盐。其中所述的碱金属盐为醋酸钠、醋酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、油酸钠、油酸钾、硬脂酸钠、硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾等。其中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇或丙三醇等。其中所述的表面活性剂为司盘(Span)系列，如Span20、Span40、Span60、Span65、 Span80、Span85等；聚乙二醇系列，如聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、聚乙二醇10000、聚乙二醇 20000 等；吐温系列，如吐温 20 (TWEEN-20)、吐温 21 (TWEEN-21)、吐温 40 (TWEEN-40)、 吐温 60 (TWEEN-60)、吐温 61 (TWEEN-61)、吐温 80 (TWEEN-80)、吐温 81 (TWEEN-81)、吐温 85 (TWEEN-85)等；聚氧乙烯型系列(分子量在1000-20000之间)，如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧烯烃嵌段共聚物等本专利技术以有机极性溶剂为体系，以可溶性金属盐和碱金属盐为原料，来制备多铁性材料。本专利技术方法简便、安全、成本低、适用性广，反应原料无毒而且易得，产物为固体粉末而且性质稳定，便于工业生产。所获得的多铁性材料在常温下就可以表现出多铁性能，是比较罕见的一类单相多铁材料，在换能器、传感器、信息存储器等
，具备广阔的应用前旦ο附图说明图1= Cd0.7Zn0.3Fe204样品的粉末XRD衍射谱图。图2= Cd0.7Zn0.3Fe204样品的扫描电镜。图3= Cd0.7Zn0.3Fe204样品在500Hz不同电压下的铁电分析4= Cd0.7Zn0.3Fe204样品的磁滞回线。图5=Pb0.4Zn0.6Fe204样品的粉末XRD衍射谱图。图6 =Pba2Zna8Fe2O4样品在3000V, 500Hz下的铁电分析图。图7 =ZnAl0.25FeL 7504样品的粉末XRD衍射谱图。图8 =ZnAl0.25FeL7504样品的扫描电镜。图9 =ZnAla25Fe1^5O4 样品在 3000V，IOOHz 下的铁电分析图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的阐述。以下为采用本专利技术方法合成多铁性材料MxSvx Fe2O4 (M =铍、镁、钙、锶、钡、锡、 铅、镉、锰、钴离子等中的一种，x=0. 02，0. 05，0. 1，0. 15，0. 2-—1)的实例。实施例1 将 0. 675gFeCl3. 6H20 完全溶解于 20ml EG 中，加入 1. 8g 醋酸钠，0. 017g ZnCl2, 0. 2569g CdCl2 (摩尔比 Zn2+:Cd2+=O. 1:0. 9)，加入 0. 5g 聚乙二醇 10000 ，搅拌 30min, 放入高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．尖晶石型多铁性材料，其特征在于其组成通式为：ＭｘＺｎ１－ｘＦｅ２Ｏ４，其中Ｍ为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种，ｘ＝　０．０２，０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１；ＭｘＭ’ｙＺｎ１－ｘ－ｙＦｅ２Ｏ４，Ｍ为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种，ｘ＝０．０２，０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１，　Ｍ’　为铍、镁、钙、锶、钡、锡、铅、镉、锰、铁、钴离子中的一种，ｙ＝　０．０２，　０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１；　ｘ＋ｙ　≤１；ＺｎＭｘＦｅ２－ｘ　Ｏ４，Ｍ　为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子中的一种，ｘ＝０．０２，　０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１；ＺｎＭｘＭ’ｙＦｅ２－ｘ－ｙＯ４，Ｍ为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子中的一种，Ｍ’　为铝、镓、铟、锑、铋、钛、铬离子等中的一种，　ｘ＝０．０２，　０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１；　ｙ＝０．０２，　０．０５，　０．１，　０．１５，　０．２－－－１；　ｘ＋ｙ　≤１　。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，郭雪，王利娟，杨丹丹，程美令，王利东，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：32