[发明专利]一种La1-xCaxMnO3纳米粉体的低温合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种La_1-xCa_xMnO₃纳米粉体的低温合成方法，属于电子陶瓷领域。

背景技术

钙钛矿型锰氧化物类材料是近几十年来强关联材料研究热点之一。它在居里温度T_C附近出现的超磁电阻效应（CMR）和金属-绝缘体转变行为使得其在磁存储器件、温度敏感器件、光电探测器件等领域具有广泛的应用前景，吸引了人们大量的研究兴趣。La_1-xCa_xMnO₃体系作为超巨磁阻材料的一个重要的分支由于在Ca含量处于（0～0.5）时同时具有较高的金属-绝缘体转变温度（x≈0.3, 270K）和很大的电阻温度系数（>5%）而备受关注。

关于La_1-xCa_xMnO₃材料粉体常用的制备方法有固相法、共沉淀法和溶胶-凝胶法等。但固相法制备的样品常常会偏离化学计量，成分和相也会不均匀，得到的材料性能往往不佳；草酸盐或碳酸盐共沉淀法获得的样品性能较好，但也存在Ca离子微溶于水而有微量原料损失的问题，使得最终制得粉体往往偏离化学计量比，而且沉淀颗粒尺寸较大，相互混合均匀性不好。

本发明提出的制备技术，采用溶胶凝胶方法，克服以上方法中存在的样品偏离化学计量比，成分不均一等问题，采用溶胶凝胶方法可以使得各组分元素在原子级别混合，从而保证了La_1-xCa_xMnO₃纯相纳米粉体在低温条件下的合成，此外本发明操作简单。溶胶-凝胶法虽然复杂一些，但能够克服前两种方法的缺点，制得的样品性能最好。而且通过寻找合适的螯合剂并优化胶体制备以及烧结工艺可以极大简化工艺步骤，降低生产成本，提高产品性能。

虽然目前报道的溶胶-凝胶法所用螯合剂一般并不常见，价格较贵，而且工艺比较复杂，胶体的成胶条件苛刻，满足条件的PH值范围窄，且往往需要经过两到三次以上的烧结才能合成所需产品，生产周期较长，且烧结温度往往较高。但本发明提供方法，只需一步煅烧即可得到La_1-xCa_xMnO₃纯相纳米粉体。采用固相法制成的La_1-xCa_xMnO₃粉体，煅烧温度较高，往往大于等于700oC才能成相，由于固相法本身带来的缺陷，参与成相的各种氧化物，难以在微观尺寸上混合均匀，经过反复烧结始终难以得到纯相的La_1-xCa_xMnO₃粉体，所得La_1-xCa_xMnO₃粉体，尺寸在微米以上，元素分布不均，不利于靶材制备。采用共沉淀方法合成的La_1-xCa_xMnO₃粉体，综合文献报道在温度大于等于600oC才能成相，合成的粉体往往偏于化学计量比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种La_1-xCa_xMnO₃纳米粉体的低温合成方法，本发明采用溶胶-凝胶方法实现在低温下合成La_1-xCa_xMnO₃纳米粉体（在550oC即可得到纯相La_1-xCa_xMnO₃纳米粉体），因此可大大降低能耗，此外本方法只需一步煅烧即可合成所需粉体，无需反复烧结，得到粉体尺寸均在纳米级，颗粒均匀，成分均一。

本发明所述La_1-xCa_xMnO₃纳米粉体的低温合成方法，具体包括以下步骤：

（1）将硝酸镧、硝酸钙、硝酸锰、柠檬酸按La：Ca：Mn：C₆H₈O₇·H₂O的摩尔比为1-x︰x︰1︰(2～4)进行计算并称量；

（2）将步骤（1）所备柠檬酸溶于去离子水中同时用磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液；

（3）向步骤（2）所得的混合溶液中依次加入步骤（1）中所备的硝酸镧、硝酸钙、硝酸锰原料，同时用磁力搅拌器搅拌均匀得到混溶液；然后在混合溶液中加入乙二醇做分散剂，其中，乙二醇的体积为混合溶液的体积的1%～10%；