一种低温合成近室温铁磁体的制备方法与流程

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种具有近室温铁磁性能的la2nimno6双钙钛矿材料的制备方法。

背景技术：

双钙钛矿la2nimno6是一种罕见的在近室温下具有较强磁-介电耦合和磁电耦合的铁磁-铁弹半导体多铁性材料。由于此类材料丰富的性能，其在电子自旋器件和普通电子器件领域具有巨大的潜在应用，还可作为电催化剂用于高效产氧。而这些优异的性能主要与此类双钙钛矿材料的b位有序度，晶粒尺寸和制备工艺有着密切的联系。

双钙钛矿la2nimno6的制备方法以往主要是传统固相烧结法。但该方法需要在较高温度下(大于1000℃)才能成功制备la2nimno6，并且所需要的合成时间较久(大约1周)，并且此类方法很难调控晶粒的尺寸以及b位有序度。因此，本专利主要采用熔盐法制备双钙钛矿la2nimno6，并且制备的温度可以下降到850℃，制备时间大约为一天。然后使用x射线及结构精修获得材料的物相和晶体结构。使用综合物理测试系统，在大约10k的温度下获得材料的低温饱和磁化率，使用扫描电子显微镜获得了材料的微观形貌。

技术实现要素：

本发明针对双钙钛矿la2nimno6粉体，提出了一种低温合成具有近室温铁磁性能的半导体la2nimno6双钙钛矿材料的制备方法。

本发明方法采用熔盐法，以氧化物为合成原料，kcl为熔盐介质，在空气气氛中一定温度保温后缓慢冷却，制备具有一定尺寸的la2nimno6双钙钛矿粉体，然后去除kcl，获得纯净的la2nimno6粉体。

本发明一种低温合成近室温铁磁体的制备方法的具体步骤是：

步骤(1)、将高纯度氧化物原料按照摩尔比称量，放入玛瑙研钵中，研磨混合；

步骤(2)、将混合均匀的氧化物粉体按照一定的摩尔比例与高纯度kcl粉体混合，在玛瑙研钵中研磨混合半小时；

步骤(3)、将混合物放入一定容量的氧化铝坩埚中，放入马弗炉中；

步骤(4)、设置马弗炉的升温，保温和降温速率。其中升降温速率为5℃/min，保温时间为10小时；

步骤(5)、待炉子降温到常温，取出煅烧后的粉体，放入玛瑙研钵中研钵大约10分钟，获得均匀的粉体；

步骤(6)、将获得粉体放入加热后的蒸馏水中，通过过滤装置过滤(反复3次)，获得含有一定水分的坯体；

步骤(7)、将含有一定水分的坯体在干燥箱中，在大约80℃的温度下，干燥大约12小时，获得不含水分的坯体；

步骤(8)、将不含水分的坯体再次用玛瑙研钵研磨8-15分钟，获得黑色粉体，将这些粉体进行xrd测试，磁学性能测试和微观形貌测试。

本发明的有益效果：本发明方法通过熔盐kcl粉体的加入，降低了la2nimno6双钙钛矿粉体的合成温度，并且减短了合成时间。

附图说明

图1.试样常温xrd结构精修谱图。其中黑色十字形图形代表实验谱图，红色曲线代表拟合曲线，蓝色曲线代表实验数据与拟合数据的差值。绿色垂直点线代表单斜相(p21/n)，红色垂直点线代表菱面体相图2.试样的微观形貌图；

图3.试样在10k温度下测得的磁滞回线。

具体实施方式

实施例1：

步骤(1)、将高纯度氧化物原料按照摩尔比称量，放入玛瑙研钵中，研磨混合；所述的高纯度氧化物原料：质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2；质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2三者的摩尔比为1:1:1；

步骤(2)、将混合均匀的氧化物粉体按照一定的摩尔比例与kcl粉体混合，在玛瑙研钵中研磨混合半小时；最终产物la2nimno6与kcl的摩尔比为1:1,

步骤(3)、将混合物放入氧化铝坩埚中，放入马弗炉中；

步骤(4)、设置马弗炉的升温，保温和降温速率；其中升降温速率为5℃/min，保温时间为1小时；

步骤(5)、待炉子降温到常温，取出煅烧后的粉体，放入玛瑙研钵中研磨大约2分钟，获得均匀的粉体；

步骤(6)、将获得粉体放入加热后的蒸馏水中，通过过滤装置过滤，反复3次，获得含有一定水分的坯体；

步骤(7)、将含有一定水分的坯体在干燥箱中，在70℃的温度下，干燥大约12小时，获得不含水分的坯体；

步骤(8)、将不含水分的坯体再次用玛瑙研钵研磨8分钟，获得黑色粉体。

如图1所示，将这些粉体进行xrd测试，其中单斜相和菱面体相的质量百分比为分别为45.95％和54.05％；如图3所示，对其进行磁学性能测试，试样在10k温度下测得的磁滞回线，其中低温饱和磁化率为3.4μb/f.u.，如图2所示，微观形貌测试.

实施例2：

步骤(1)、将高纯度氧化物原料按照摩尔比称量，放入玛瑙研钵中，研磨混合；所述的高纯度氧化物原料：质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2；质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2三者的摩尔比为1:1:1；

步骤(2)、将混合均匀的氧化物粉体按照一定的摩尔比例与kcl粉体混合，在玛瑙研钵中研磨混合半小时；最终产物la2nimno6与kcl的摩尔比为1:6,

步骤(3)、将混合物放入氧化铝坩埚中，放入马弗炉中；

步骤(4)、设置马弗炉的升温，保温和降温速率；其中升降温速率为5℃/min，保温时间为1-5小时；

步骤(5)、待炉子降温到常温，取出煅烧后的粉体，放入玛瑙研钵中研磨大约4分钟，获得均匀的粉体；

步骤(6)、将获得粉体放入加热后的蒸馏水中，通过过滤装置过滤，反复3次，获得含有一定水分的坯体；

步骤(7)、将含有一定水分的坯体在干燥箱中，在大约85℃的温度下，干燥大约15小时，获得不含水分的坯体；

步骤(8)、将不含水分的坯体再次用玛瑙研钵研磨10分钟，获得黑色粉体。

实施例3：

步骤(1)、将高纯度氧化物原料按照摩尔比称量，放入玛瑙研钵中，研磨混合；所述的高纯度氧化物原料：质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2；质量分数为99.99％的la2o3、质量分数为99.9％的nio和质量分数为99.95％的mno2三者的摩尔比为1:1:1；

步骤(2)、将混合均匀的氧化物粉体按照一定的摩尔比例与kcl粉体混合，在玛瑙研钵中研磨混合半小时；最终产物la2nimno6与kcl的摩尔比为1:10,步骤(3)、将混合物放入氧化铝坩埚中，放入马弗炉中；

步骤(4)、设置马弗炉的升温，保温和降温速率；其中升降温速率为5℃/min，保温时间为10小时；

步骤(5)、待炉子降温到常温，取出煅烧后的粉体，放入玛瑙研钵中研磨大约10分钟，获得均匀的粉体；

步骤(6)、将获得粉体放入加热后的蒸馏水中，通过过滤装置过滤，反复3次，获得含有一定水分的坯体；

步骤(7)、将含有一定水分的坯体在干燥箱中，在大约90℃的温度下，干燥大约24小时，获得不含水分的坯体；

步骤(8)、将不含水分的坯体再次用玛瑙研钵研磨15分钟，获得黑色粉体。