過渡金屬（M=Fe，Co，Ni，Cu）摻雜的鈦酸鉛鐵磁電體和氫氧化鑭納米線的水熱合成及其性能的研究.pdf

1、鐵磁電材料是指同時具有鐵電性和鐵磁性的一類材料，利用其鐵磁和鐵電的耦合作用，可以實現(xiàn)所制備器件的多參數(shù)協(xié)同控制，受到越來越多的材料研究工作者的重視。但是，由于鐵電和鐵磁所對應(yīng)的物理、結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的不匹配性，使得鐵磁電材料在自然界中和實驗室中都非常的稀少。參考稀磁半導(dǎo)體(DMSs)鐵磁性的產(chǎn)生研究報道，我們提出了一個產(chǎn)生鐵磁性的可行方法，即在制備鐵電材料的過程中，摻入過渡金屬元素，使過渡金屬固溶在原鐵電材料相中，出現(xiàn)鐵磁鐵電性共存于一個

2、相。本論文通過在反應(yīng)物料中引入鐵、鈷等過渡金屬離子，實現(xiàn)了過渡金屬離子摻雜鈦酸鉛鐵磁電體的水熱合成，研究了過渡金屬摻雜鈦酸鉛粉體的取向聚集機制和鐵磁性產(chǎn)生的機理。另外，本論文采用水熱方法成功實現(xiàn)了氫氧化鑭納米線的合成，并研究了礦化劑KOH、反應(yīng)溫度等因素對氫氧化鑭納米線合成的影響。 本研究的主要工作和取得的主要成果如下： 1.以鈦酸四丁酯、硝酸鉛、硝酸鐵為原料，KOH為礦化劑，在PEG的修飾作用下水熱合成了同時具有鐵磁性

3、和鐵電性的Fe摻雜鈦酸鉛鐵磁電體粉體。 2.研究了鐵摻雜鈦酸鉛粉體的鐵磁性產(chǎn)生機理。三價鐵離子在鈦酸鉛四方相晶格中取代了四價鈦離子，氧空位會自發(fā)產(chǎn)生來達到電平衡狀態(tài)。通過鐵離子的一個電子和氧空位的交互作用，導(dǎo)致鐵摻雜鈦酸鉛隨鐵摻雜量的增加由抗磁體向鐵磁體和順磁體轉(zhuǎn)變。鐵摻雜量為0.5～1mol％時，所合成的鐵摻雜鈦酸鉛具有典型的鐵磁性特征，為多鐵的鐵磁電體。超過2％時，主要表現(xiàn)為順磁性鐵電體。 3.研究了高分子修飾劑PE

4、G對鐵摻雜鈦酸鉛取向聚集和鐵磁性的影響。PEG在顆粒表面的吸附弛豫作用使得合成的粉體顆粒在聚集過程中可以得到充分的調(diào)整，在鐵摻雜產(chǎn)生的磁性能作用下，鈦酸鉛顆粒取向聚集，SAED表現(xiàn)出單晶的衍射花樣。由于顆粒的取向聚集作用，所合成的鈦酸鉛粉體表現(xiàn)出更強的磁性能。 4.水熱合成鐵摻雜鈦酸鉛的鐵和鈦是由共沉淀制備的鐵、鈦羥基氧化物引入的。研究了不同沉淀劑氨水、KOH對合成的鐵摻雜鈦酸鉛粉體取向聚集和磁學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)強堿KOH作為沉

5、淀劑制備的鐵摻雜鈦酸鉛粉體曲線聚集更加緊密，相應(yīng)的具有更高的飽和磁矩。 5.利用水熱法合成了Co，Ni，Cu摻雜的鈦酸鉛，研究了不同過渡金屬離子摻雜對合成的摻雜鈦酸鉛粉體的形貌和磁性能的影響。發(fā)現(xiàn)Co，Ni摻雜得到的鈦酸鉛顆粒具有一定的取向聚集程度，其中Co摻雜鈦酸鉛粉體具有微弱的鐵磁成分；Cu摻雜鈦酸鉛幾乎無取向聚集現(xiàn)象出現(xiàn)。 6.以硝酸鑭為原料，氫氧化鉀作為礦化劑，水熱合成了六方相氫氧化鑭La(OH)<,3>納米線，其直徑小