[发明专利]一种钕、铝共掺铁酸铋粉体的制备方法

说明书

本发明提供了一种钕、铝共掺铁酸铋粉体的制备方法，其分子式为Bi_0.95Nd_0.05Fe_1‑xAl_xO₃，其中0≤x≤0.1，所述的制备方法包括先配制矿化剂KOH溶液，称取Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到KOH溶液中搅拌均匀；再将Nd(NO₃)₃·6H₂O加入搅拌均匀；再称取Fe(NO₃)₃·9H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O加入混合并搅拌均匀，超声后继续搅拌，得到红褐色混合溶液；然后将混合溶液移入反应釜中，放入烘箱进行水热反应；反应完毕后冷却至室温，进行洗涤、干燥，获得产物铁酸铋。本发明成本低，操作简单，合成粉体不仅纯度高，粒径小，而且本发明的钕、铝共掺铁酸铋粉体的结晶性好。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种多铁性磁性功能材料，具体来说是一种过渡元素钕与主族元素铝共掺铁酸铋粉体的制备方法。

背景技术

铁酸铋(BiFeO₃)具有钙钛矿结构，拥有R3c空间点阵，是室温下目前极少稳定存在的多铁性材料，是当前多铁性材料研究的热点之一。同时具有铁磁性、反铁磁性和铁电性。其铁电居里温度为810℃，G型反铁磁尼尔温度为380℃。二者之间存在明显的磁电耦合作用，可实现铁电与铁磁的相互调控。因而在通信、传感、存储等领域也具有广阔的应用前景。

目前铁酸铋的制备方法主要有：溶胶凝胶法、高温固相法、水热法。溶胶凝胶法制得的原料组分均匀，粒度较为均一。但其合成温度不易调控，煅烧温度对铁酸铋的影响较大，温度过高会导致杂相的增加，过低则难以形成铁酸铋。固相法反应的过程较为缓慢，合成温度高。由于Bi³⁺在高温下极易挥发很难得到铁酸铋纯相，易导致铁酸铋漏电流的出现。因此，开发出一种低成本、高纯度的铁酸铋的制备方法是开展铁酸铋多铁性研究首先需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种钕、铝共掺铁酸铋粉体的制备方法，所述的这种钕、铝共掺铁酸铋粉体的制备方法要解决现有技术中的方法获得的铁酸铋粉体纯度不高，易导致铁酸铋漏电流的技术问题。

本发明提供了一种钕、铝共掺铁酸铋粉体的制备方法，所述的钕、铝共掺铁酸铋粉体的分子式为Bi_0.95Nd_0.05Fe_1-xAl_xO₃，其中0≤x≤0.1，所述的制备方法包括以下步骤：

步骤一：首先配制矿化剂浓度为8-12mol/L的KOH溶液，随后放置在磁力搅拌器进行搅拌；待溶液完全溶解澄清透明后，按KOH溶液和Bi(NO₃)₃·5H₂O的质量比为(6-10)：1称取Bi(NO₃)₃·5H₂O，加入到KOH溶液中搅拌均匀；

步骤二：根据钕、铝共掺铁酸铋的化学式，按照摩尔比(Bi+Nd):(Fe+Al)＝1：1，称取Nd(NO₃)₃·6H₂O加于步骤一的溶液中搅拌均匀；

步骤三：根据钕、铝共掺铁酸铋的化学式，按照摩尔比(Bi+Nd):(Fe+Al)＝1：1，称取Fe(NO₃)₃·9H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O加于步骤二的溶液中混合并搅拌均匀，超声10-20min后继续搅拌0.5-1h，得到红褐色混合溶液；