[发明专利]一种类钙钛矿层状结构化合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种类钙钛矿层状结构化合物及其制备方法。本发明提供的类钙钛矿层状结构化合物分子式为Bi₇Fe₂Ti₂O₁₇Cl，与以往向钙钛矿层进行磁性离子掺杂调制的分子设计不同，本发明对铋氧层调制，使得铋氧层和钙钛矿层均形成新的结构单元，使所得类钙钛矿层状结构化合物具有良好的铁电性，磁性玻璃态行为表现出弱铁磁性和磁电耦合性能，在信息存储等功能材料方面具有良好的应用潜力。

技术领域

本法明涉及无机材料技术领域，特别涉及一种类钙钛矿层状结构化合物及其制备方法。

背景技术

类钙钛矿层状结构的化合物最早由科学家B.Aurivillius发现，因此又被称为Aurivillius化合物，其是一种典型的无公度的长周期结构的化合物，结构通式为(Bi₂O₂)(A_n-1B_nO_3n+1)，其中n大于等于1，A表示离子半径较大的12配位阳离子，B表示离子半径较小的6配位阳离子，表现为类钙钛矿层(A_n-1B_nO_3n+1)与铋氧层(Bi₂O₂)沿着各自晶胞参数的c方向周期性交替堆垛。目前，这一类材料在电容器、非易失铁电随机存取存储器、压电器件、多铁材料等信息能源领域有着广泛的应用。

该类化合物中这种长程有序的堆垛结构具有一定的结构容忍性，为材料的分子设计及功能设计提供了很好的母体结构。例如，利用铁电材料钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)对一些钙钛矿层的容忍性，可以将磁性层BiFeO₃嵌入到钙钛矿层中，形成结构式为(Bi₂O₂)(Bi_n-1Ti₃Fe_n-3O_3n+1)的材料；目前，针对这一体系的研究，主要集中于钙钛矿层磁性离子的掺杂以及周期性的调制等。鉴于这种单相材料同时具有铁电层和磁性层，是一种具有应用前景的多铁材料，因此，如何开发出更多不同分子结构且具有良好磁电性能的该类多铁性材料已成为本领域的主要发展方向之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种类钙钛矿层状结构化合物及其制备方法，本发明提供的类钙钛矿层状结构化合物具有良好的铁电性，且能够实现室温弱铁磁及磁电耦合。

本发明提供了一种类钙钛矿层状结构化合物，具有式(1)所示分子式：

Bi₇Fe₂Ti₂O₁₇Cl 式(1)。

本发明提供了一种类钙钛矿层状结构化合物的制备方法，包括以下步骤：

a)将铋源化合物、钛源化合物、铁源化合物和氯源化合物混合，得到混合粉体；

b)将所述混合粉体预烧，得到预烧粉体；

c)将所述预烧粉体烧结，得到具有式(1)所示分子式的类钙钛矿层状结构化合物；

Bi₇Fe₂Ti₂O₁₇Cl 式(1)。

优选的，所述铋源化合物选自氧化铋或硝酸铋；

所述钛源化合物为二氧化钛；

所述铁源化合物选自三氧化二铁或硝酸铁；

所述氯源化合物为氧氯化铋。

优选的，所述步骤b)中，所述预烧的温度为700～800℃，所述预烧的时间为2～5h。