過(guò)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(xiàn)的水熱合成及其性能的研究.pdf

1、鐵磁電材料是指同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的一類(lèi)材料，利用其鐵磁和鐵電的耦合作用，可以實(shí)現(xiàn)所制備器件的多參數(shù)協(xié)同控制，受到越來(lái)越多的材料研究工作者的重視。但是，由于鐵電和鐵磁所對(duì)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(shí)驗(yàn)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(bào)道，我們提出了一個(gè)產(chǎn)生鐵磁性的可行方法，即在制備鐵電材料的過(guò)程中，摻入過(guò)渡金屬元素，使過(guò)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(gè)

2、相。本論文通過(guò)在反應(yīng)物料中引入鐵、鈷等過(guò)渡金屬離子，實(shí)現(xiàn)了過(guò)渡金屬離子摻雜鈦酸鉛鐵磁電體的水熱合成，研究了過(guò)渡金屬摻雜鈦酸鉛粉體的取向聚集機(jī)制和鐵磁性產(chǎn)生的機(jī)理。另外，本論文采用水熱方法成功實(shí)現(xiàn)了氫氧化鑭納米線(xiàn)的合成，并研究了礦化劑KOH、反應(yīng)溫度等因素對(duì)氫氧化鑭納米線(xiàn)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(shí)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(jī)理。三價(jià)鐵離子在鈦酸鉛四方相晶格中取代了四價(jià)鈦離子，氧空位會(huì)自發(fā)產(chǎn)生來(lái)達(dá)到電平衡狀態(tài)。通過(guò)鐵離子的一個(gè)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(shí)，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(guò)2％時(shí)，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(duì)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(guò)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(qiáng)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(duì)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(qiáng)堿KOH作為沉

5、淀劑制備的鐵摻雜鈦酸鉛粉體曲線(xiàn)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(guò)渡金屬離子摻雜對(duì)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(wú)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(xiàn)，其直徑小