氟替代铁酸铋晶格中氧的制备方法技术

氟替代铁酸铋晶格中氧的制备方法，步骤1：采用耐腐蚀材料做成的器皿为容器，采用稀酸为溶剂，称量化学计量比的Bi的氮化物和Fe的氮化物加入溶剂中，摩尔比为1∶1，配制适量的含氟盐，最后在溶液中加入柠檬酸。步骤2：将配置好的溶液在水浴中初步反应，反应时间为2.5±0.5h，反应过程中均匀搅拌。然后在烘箱中烘干得到粉末；步骤3：把得到的粉末放置于高温下进行分解反应，高温条件为780±15℃，反应时间为30±3min；除去杂质；将分解后的粉末进行压片，在高温下烧结，其烧结温度为810±15℃，烧结时间为10±2min；得到F-1有效地进入BFO晶格的样品。氟有效进入铁酸铋晶格并取代氧的样品既具有铁电性，又具有铁磁性，为实现多功能电子器件的发展提供另一条通途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所属领域为新型功能材料，尤其是。
技术介绍
随着科学技术的日新月异，人们对器件的多功能性和小型化的要求越来越高，这就需要发展同时具有两种或两种以上功能的新材料，以研制能同时实现多种功能的新型器件。多铁性材料是近年来功能材料的研究热点之一。多铁性材料是指在一定温度范围内同时存在铁磁序、铁电序及铁弹序的体系。由于各种物理效应同处一个体系，它们之间不可避免地将发生互相作用，从而实现不同功能间的互相调控，为发展新的多功能器件提供机会。 由于铁磁性和铁电性在现代科技中有着广泛地应用，人们自然而然地想到能否将铁磁性和铁电性结合在一起，获得同时具有铁磁性和铁电性的材料。有关铁磁性和铁电性功能间的互相调控，国际国内学者取得了较大的进展，发表的文献主要有1) Science 309(2005)391-392 ；2) Nature Materials 6(2007)296-302 ； 3)Science 312(2006) 1481-1482；4)Nature Materials 7 (2008)425-426 ;5)Physical Review Letters 98(2007)257602 ；6) Nature 442(2006)759-765.多铁性材料在磁介质存储方面有着极其重要的应用前景，是国际国内科研工作者研究的热点之一。BiFeO3是到目前为止唯一同时在室温以上表现出铁电性和磁性的材料.其结构为典型的单钙钛矿ABO3结构型化合物。室温下Bii^eO3具有棱形畸变钙钛矿结构，空间群为R3c，晶格常数为a = b = c = 5. 633 A和α = β = γ = 59.4°，其铁电相变发生在 Tc 1110Κ，反铁磁奈尔温度Tn 640K，这一高的相变温度也预示其很大的自发极化，理论预测室温下其饱和电极化可达100 μ C/cm2，有着潜在巨大的应用价值。BiFeO3自发现以来就受到广泛的关注，科研工作者对其成相条件、微结构、铁电性起源、自旋排列进行了广泛而深入的研究。对其进行了丰富的阳离子掺杂，近年来发表的国际文献有l)Current Applied Physics 11 (2011) 508-512 ;2) J Mater Sci =Mater Electron(2011) 22 :323-327 ；3)Applied Physics Letters 98(2011)072901 ；4)Physical Review B 83(2011)054406.虽然阳离子掺杂取得了丰硕的成果，但阴离子掺杂的工作在国际国内范围内还无人进行，这主要是由于阴离子掺杂的制备工艺不够完善，阴离子未能有效地进入晶格导致的。阴离子有效地进入BWeO3晶格对其微结构，铁电性及铁磁性有重要影响。科研工作者一直寻求一种能有效地将阴离子掺入BWeO3晶格的方法。本专利技术介绍一种切实可行的F有效进入BWeO3晶格的制备方法。该技术不但能有效地使氟进入铁酸铋晶格，占据氧位，而且制备出的材料颗粒均勻。
技术实现思路
本专利技术的目的是使氟有效进入铁酸铋晶格，占据氧位，从而制备出具有铁磁性和铁电性的铁磁共同体，以实现磁电耦合，便于制备各种多功能的器件。本专利技术的技术方案是，即阴离子F—1有效进入BiFeO3(BFO)晶格并取代氧的制备方法。步骤1 采用耐腐蚀材料做成的器皿为容器，采用稀酸为溶剂，称量化学计量比的 Bi的氮化物(Bi(NO3)3 ·5Η20)和Fe的氮化物(Fe (NO3) 3 · 9Η20)加入溶剂中，两者之间的摩尔比为1 1，然后配制适量的含氟盐(HF)，最后在溶液中加入柠檬酸。步骤2 将配置好的溶液在水浴中初步反应，水浴温度为80士5°C，反应时间为 2. 5士0. 5h，反应过程中均勻搅拌。然后在烘箱中烘干得到粉末，烘烤温度为260士 10°C，在烘烤过程中初步反应；步骤3 把得到的粉末放置于高温下进行分解反应，高温条件为780士 15°C，反应时间为30士;3min ；除去杂质；将分解后的粉末进行压片，在高温下烧结，其烧结温度为 810士 15°C，烧结时间为10士2min ；得到F—1有效地进入BFO晶格的样品。BP BiFeO3^xFx ；χ = 0. 1-0. 25ο本专利技术有益效果是本专利技术制备出的样品，其铁磁性显著增强。掺F的铁酸铋样品既具有铁电性，又具有铁磁性，这使多功能电子器件的发展得到保证。具有铁磁性和铁电性的铁磁共同体，以实现磁电耦合。四附图说明图1是制备流程示意图。图2 是氟的掺杂量分别为 0. 1,0. 15,0. 2,0. 25 的样品 BiFe02.9F0.” BiFeO2.85F0.15, BiFeO2.8F0.2> BiFeO2.75F0.25 的 X 射线衍射图谱。图3是氟的掺杂量为0. 25的样品Bii^eO2.75FaM的X射线光电子能谱。图4是氟的掺杂量为0. 25的样品BiFeO2.75F0.25的SEM图。图5是氟的掺杂量分别为0,0. 1,0. 15,0. 2,0. 25的系列样品BiFeO3^BiFeO2.9F0. ^ BiFeO2.85F0.15, BiFeO2.8F0.2> BiFeO2.75F0.25的磁滞回线示意图，内插图是剩余极化强度与掺杂量的关系。F的掺杂使BFO的磁性明显增强。五具体实施例方式实施例1:合成F的含量为0.25(结构式)的样品采用附图1所示的制备流程，合成F含量为0. 25的Bii^eO2.75Fa25样品。其合成步骤为a)采用耐腐蚀材料做成的器皿为容器，首先配制一种稀酸溶液，取200ml的烧杯一个，量取稀酸溶液100ml。称取摩尔质量比为1 1的Bi盐(Bi (NO3)3 · 5H20)和狗盐 (Fe(NO3)3 · 9H20)加入该稀酸溶液中，充分搅拌，使其完全溶解，并混合均勻。b)烧杯一个，滴灌一只，AL104Mettler Toledo电子天平一台。称量化学计量比含 F盐(HF)，加入到a)配制好的溶液中，充分搅拌，使其混合均勻。c)称取适量柠檬酸加入b)配置好的溶液中，充分搅拌，使其完全溶解，并混合均勻。d)将C)配制好的溶液放在水浴锅内，使其混合均勻，并初步反应。e)将在水浴锅内充分混合搅拌后的溶液放在烘箱内烘干成粉。f)将e)所得粉末放置于高温下进行分解反应。g)将f)所得到的粉末进行研磨、压片。h)将g)压片后得到的样品在高温下烧结。至此，样品的制备已经完成，为检测样品的质量，我们做了 X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析，其XRD图谱如附图2中的χ = 0. 25所示。XRD结果说明样品的成相度很好。X射线光电子能谱分析(X-ray photo electron spectroscopy, XPS)如附图3 所示。XRD和XPS的实验结果说明氟有效地进入了铁酸铋晶格。附图4是F含量为0.25样品的扫描电子显微镜照片，其颗粒尺寸为纳米级，与固相反应法制备出的微米级的颗粒相比，其尺寸明显减小。为检测F有效地进入铁酸铋晶格后，其性能是否显著增强，测量了其室温下的磁滞回线，如附图5中的X = 0. 25所示。结果表明氟有效进入铋铁氧晶格的样品表现出了明显的铁磁性。未掺杂的铋铁氧样品由于自旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．氟替代铁酸铋晶格中氧的制备方法，其特征是步骤１：采用耐腐蚀材料做成的器皿为容器，采用稀酸为溶剂，称量化学计量比的Ｂｉ的氮化物和Ｆｅ的氮化物（Ｆｅ（ＮＯ３）３·９Ｈ２Ｏ）加入溶剂中，两者之间的摩尔比为１∶１，然后配制适量的含氟盐（ＨＦ），最后在溶液中加入柠檬酸；步骤２：将配置好的溶液在水浴中初步反应，水浴温度为８０±５℃，反应时间为２．５±０．５ｈ，反应过程中均匀搅拌。然后在烘箱中烘干得到粉末，烘烤温度为２６０±１０℃，在烘烤过程中初步反应；步骤３：把得到的粉末放置于高温下进行分解反应，高温条件为７８０±１５℃，反应时间为３０±３ｍｉｎ；除去杂质；将分解后的粉末进行压片，在高温下烧结，其烧结温度为８１０±１５℃，烧结时间为１０±２ｍｉｎ；得到Ｆ－１有效地进入ＢＦＯ晶格的样品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳春，吴小山，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84