溶膠凝膠法制備LaFeO3-δ納米顆粒的磁性研究.pdf

1、LaFeO3-δ是極少數(shù)室溫下既有反鐵磁性又有鐵電性的復(fù)合多鐵材料。因?yàn)槎噼F材料獨(dú)特的磁電耦合機(jī)理，使得LaFeO3-δ在信息存儲(chǔ)、處理、磁傳感器和電子器件等領(lǐng)域有著不可限量的應(yīng)用前景。
　　近期發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦型LaFeO3-δ納米顆粒呈現(xiàn)出弱鐵磁性，激發(fā)了各種元素?fù)诫sLaFeO3-δ磁性的研究熱潮。然而,目前針對(duì)堿金屬摻雜LaFeO3-δ納米顆粒磁性研究非常的少，同時(shí)，LaFeO3-δ的鐵磁性起源仍然是不確定的。本文首要任務(wù)是闡明

2、單價(jià)堿金屬摻雜對(duì)LaFeO3-δ磁性的影響。因Na+與La3+的半徑比較相近，摻雜后晶格穩(wěn)定性較強(qiáng)，所以選擇Na作為摻雜元素。實(shí)驗(yàn)采用檸檬酸溶膠凝膠法制備了La1-xNaxFeO3-δ粉末樣品（x=0、0.1、0.2和0.3)，并利用XRD、SEM、EDS和XPS測(cè)量出樣品顆粒的形貌以及表面組成，結(jié)合SQUID測(cè)量出的磁性，詳細(xì)分析了Na摻雜對(duì)LaFeO3-δ樣品磁性的影響。
　　目前，制取LaFeO3-δ樣品的工藝有許多種，相比

3、之下，溶膠凝膠法的合成工藝簡(jiǎn)單易掌握，并且原料成本較低，在這些合成工藝中添加檸檬酸（CA）的溶膠凝膠法應(yīng)用相對(duì)比較普遍。通過(guò)閱讀大量的文獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)檸檬酸溶膠凝膠合成的LaFeO3-δ納米顆粒的物理特性與合成工藝有著密切的聯(lián)系,因而我們研究了不同螯合劑（乙二醇(EG）和聚乙二醇（PEG6000））以及熱處理過(guò)程對(duì)LaFeO3-δ磁性的影響。本文用檸檬酸溶膠凝膠法分別制備了以EG和PEG6000（簡(jiǎn)稱“PEG”）為原料或進(jìn)行預(yù)燒

4、或不進(jìn)行預(yù)燒的四種不同的LaFeO3-δ納米粉末樣品。根據(jù)XRD、SEM和XPS等檢測(cè)數(shù)據(jù)，我們對(duì)LaFeO3-δ納米顆粒磁性的來(lái)源做了綜合性分析。
　　先前我們已經(jīng)研究了還原性氣體乙醇對(duì)LaFeO3-δ納米顆粒電性的影響，研究發(fā)現(xiàn)乙醇主要通過(guò)影響顆粒中Fe3+與Fe4+之間的轉(zhuǎn)化，從而改變LaFeO3-δ納米顆粒電性。因?yàn)橄噜彽腇e3+離子和Fe4+離子之間的Fe3+-O2--Fe4+雙交換作用對(duì)LaFeO3-δ納米顆粒的磁性有

5、一定的影響，所以，本文通過(guò)檸檬酸溶膠凝膠法制備了以EG為原料的LaFeO3-δ納米顆粒，并研究了還原性氣體乙醇對(duì)其導(dǎo)電性和磁性的影響。
　　本文主要結(jié)論如下：
　　1、Na替換LaFeO3-δ晶格中的La位是有一定限度的，超過(guò)這個(gè)限度La1-xNaxFeO3-δ中就會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)Na2O，目前替換限制可以估計(jì)在20-30％的范圍；Na替換LaFeO3-δ晶格中的La，為了保持材料的電中性，顆粒內(nèi)部可能會(huì)使一部分Fe3+轉(zhuǎn)化成 F

6、e4+或產(chǎn)生氧空位，相鄰的 Fe3+和 Fe4+間發(fā)生Fe3+-O2--Fe4+雙交換作用，增強(qiáng)樣品的鐵磁性。我們的工作證明,單價(jià)鈉離子適當(dāng)?shù)奶鎿QLaFeO3-δ晶體中的La離子，是一種提高樣品室溫鐵磁性和磁化強(qiáng)度的有效辦法。
　　2、溶膠凝膠法制備的LaFeO3-δ納米顆粒，以PEG為原料，且在600度燒結(jié)前進(jìn)行400度預(yù)燒的樣品（PEG400+600）的粉末顆粒最小、鐵磁性最大。納米顆粒表面Fe磁矩的未補(bǔ)償性自旋導(dǎo)致LaFeO