专利名称：一种铒掺杂铁酸铋多铁材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涉及无机非金属领域，尤其是涉及一种稀土元素铒掺杂的铁酸铋多铁材料及其制备方法。
背景技术：
磁性材料与电子材料的发展渗透于现代技术的各个领域，人们对集电性与磁性于一身的多铁材料的研究兴趣日益提高。铁酸铋BiFeO3 (简写为BF0)具有简单的ABO3钙钛矿结构，室温下同时具有铁电性(居里温度为810°C)和弱的反铁磁性(尼尔温度为380°C)，是一种因结构参数的有序而导致铁电性和磁性同时存在并具有磁电耦合性质的多铁材料。铁酸铋的多功能性使器件设计的自由度增大，因而，BiFeO3在信息存储、卫星通讯、精密控 制、高压输电线路的电路测量、磁电传感器等领域有着广泛的应用前景。早在1960年，研究人员就发现了 BiFeO3中共存的铁电性和磁性，但由于大的漏导使其铁电性在室温下很难饱和极化，大大限制了 BiFeO3的应用。随着脉冲激光沉积方法的成熟，BiFeO3大的漏导问题已经基本解决，但其室温下弱的磁性却没有得到大的改善。因此，如何增强BiFeO3的磁性是亟待解决的问题。目前，国内外的研究人员尝试通过向BiFeO3中掺杂其它元素的方法来改善BiFeO3的磁性，包括用碱金属元素对BiFeO3进行B位掺杂和用稀土元素对BiFeO3进行A位掺杂两种方法。然而，现有技术中采用上述两种方法向BiFeO3中掺入其它元素并未使BiFeO3的磁性显著增强。B位掺杂方法还导致BiFeO3的居里温度大大降低，从而限制了其在室温下的应用。
发明内容
本发明设计了一种铒掺杂铁酸铋多铁材料及其制备方法，其就觉得技术问题是现有技术中向BiFeO3中掺入其它元素的方法并未使BiFeO3的磁性显著增强；此外，B位掺杂方法还导致BiFeO3的居里温度大大降低，从而限制了其在室温下的应用。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案
一种铒掺杂铁酸铋多铁材料制备方法，包括以下步骤
步骤1、按照铒掺杂铁酸铋的化学式BihErxFeO3 (O < x彡O. 15)的计量比例称取硝酸铁Fe (NO3) 3 · 9H20、硝酸铋Bi (NO3) 3 · 5H20以及硝酸铒Er (NO3) 3 · 6H20,分别溶于体积浓度为5% — 20%的稀硝酸中，搅拌至完全溶解，分别得到浓度为O. 1-0. 3mol/L的硝酸铁的稀硝酸溶液、O. 1—0. 3mol/L硝酸铋的稀硝酸溶液和O.1—O. 3mol/L硝酸铒的稀硝酸溶液；即每升稀硝酸溶液中溶解了 O. 1—0. 3摩尔的硝酸铁、O. 1—0. 3摩尔的硝酸铋和O. 1—0. 3摩尔的硝酸铒。步骤2、将步骤I中得到的三种溶液混合并且搅拌均匀，得到硝酸铁、硝酸铋和硝酸铒的混合稀硝酸溶液；
步骤3、将12mol/L的氢氧化钾溶液滴入步骤2得到的混合溶液中反应，并不断搅拌直至混合溶液的pH值达到12，停止滴入氢氧化钾溶液，并继续搅拌O. 5小时以上析出红褐色胶体，红褐色胶体为Fe (OH) 3和Bi (OH) 3/Er (OH) 3的混合物；其中的化学方程式为
权利要求
1.一种铒掺杂铁酸铋多铁材料制备方法，包括以下步骤步骤1、按照铒掺杂铁酸铋的化学式BihErxFeO3 (O < x彡O. 15)的计量比例称取硝酸铁Fe (NO3) 3 · 9H20、硝酸铋Bi (NO3) 3 · 5H20以及硝酸铒Er (NO3) 3 · 6H20,分别溶于体积浓度为 5% — 20%的稀硝酸中，搅拌至完全溶解，分别得到浓度为O. 1-0. 3mol/L的硝酸铁的稀硝酸溶液、O. 1—0. 3mol/L硝酸铋的稀硝酸溶液和O. 1—0. 3mol/L硝酸铒的稀硝酸溶液；步骤2、将步骤I中得到的三种溶液混合并且搅拌均匀，得到硝酸铁、硝酸铋和硝酸铒的混合稀硝酸溶液；步骤3、将12mol/L的氢氧化钾溶液滴入步骤2得到的混合溶液中反应，并不断搅拌直至混合溶液的pH值达到12，停止滴入氢氧化钾溶液，并继续搅拌O. 5小时以上析出红褐色胶体，红褐色胶体沉淀物为Fe (OH) 3和Bi (OH) 3/Er (OH) 3的混合物；步骤4、将步骤3中得到的红褐色胶体滤出，并用4-7mol/L的氢氧化钾溶液清洗，然后加入到4-7mol/L的氢氧化钾溶液里，得到前驱体溶液；步骤5、将步骤4得到的前驱体溶液倒入反应釜内胆中，填充度为70%-85%，并滴入3-5 滴双氧水做催化剂，将反应釜拧紧放入烘箱内加热至200°C—240°C并保持5 —12个小时反应过程，然后自然冷却至室温，该反应方程式为
2.根据权利要求1所述铒掺杂铁酸铋多铁材料制备方法，其特征在于硝酸铁、硝酸铋、硝酸铒、氢氧化钾以及硝酸的纯度均不低于分析纯。
3.根据权利要求1所述铒掺杂铁酸铋多铁材料制备方法，其特征在于步骤2中先将硝酸铒的稀硝酸溶液和硝酸铋的稀硝酸溶液充分混合并搅拌，然后和硝酸铁的稀硝酸溶液混合搅拌均匀，得到硝酸铁、硝酸铋和硝酸铒的混合稀硝酸溶液。
4.一种铒掺杂铁酸铋多铁材料，其特征在于铒掺杂铁酸铋BihErxFeO3多铁材料；其中，O < X ≤ O. 15。
5.根据权利要求4所述铒掺杂铁酸铋多铁材料，其特征在于所述铒掺杂铁酸铋 Bi1^ErxFeO3 (O < χ ≤O. 15)多铁材料为纳米颗粒，其粒径为50nm — lOOnm。
全文摘要
本发明涉及一种铒掺杂铁酸铋多铁材料及其制备方法，该铒掺杂铁酸铋多铁材料的化学式为Bi1-xErxFeO3，0＜x≤0.15。本发明提供的铒掺杂铁酸铋多铁材料的磁性较铁酸铋材料的磁性显著增强。
文档编号C01G49/00GK103011301SQ201210581409
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者侯志灵, 周海峰, 曹茂盛, 金海波, 孔令宝 申请人:北京化工大学