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合多鐵材料。因為多鐵材料獨特的磁電耦合機理，使得LaFeO3-δ在信息存儲、處理、磁傳感器和電子器件等領域有著不可限量的應用前景。
　　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)了各種元素摻雜LaFeO3-δ磁性的研究熱潮。然而,目前針對堿金屬摻雜LaFeO3-δ納米顆粒磁性研究非常的少，同時，LaFeO3-δ的鐵磁性起源仍然是不確定的。本文首要任務是闡明

2、單價堿金屬摻雜對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，所以選擇Na作為摻雜元素。實驗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測量出樣品顆粒的形貌以及表面組成，結合SQUID測量出的磁性，詳細分析了Na摻雜對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）的溶膠凝膠法應用相對比較普遍。通過閱讀大量的文獻及實驗數(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））以及熱處理過程對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（簡稱“PEG”）為原料或進行預燒

4、或不進行預燒的四種不同的LaFeO3-δ納米粉末樣品。根據(jù)XRD、SEM和XPS等檢測數(shù)據(jù)，我們對LaFeO3-δ納米顆粒磁性的來源做了綜合性分析。
　　先前我們已經研究了還原性氣體乙醇對LaFeO3-δ納米顆粒電性的影響，研究發(fā)現(xiàn)乙醇主要通過影響顆粒中Fe3+與Fe4+之間的轉化，從而改變LaFeO3-δ納米顆粒電性。因為相鄰的Fe3+離子和Fe4+離子之間的Fe3+-O2--Fe4+雙交換作用對LaFeO3-δ納米顆粒的磁性有

5、一定的影響，所以，本文通過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其導電性和磁性的影響。
　　本文主要結論如下：
　　1、Na替換LaFeO3-δ晶格中的La位是有一定限度的，超過這個限度La1-xNaxFeO3-δ中就會產生雜質Na2O，目前替換限制可以估計在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，顆粒內部可能會使一部分Fe3+轉化成 F

6、e4+或產生氧空位，相鄰的 Fe3+和 Fe4+間發(fā)生Fe3+-O2--Fe4+雙交換作用，增強樣品的鐵磁性。我們的工作證明,單價鈉離子適當?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度燒結前進行400度預燒的樣品（PEG400+600）的粉末顆粒最小、鐵磁性最大。納米顆粒表面Fe磁矩的未補償性自旋導致LaFeO