一种Cr掺杂Bi₂Fe₄O₉多铁性陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了涉及一种Cr掺杂Bi₂Fe₄O₉多铁性陶瓷材料及其制备方法，该方法是采用柠檬酸-硝酸盐溶胶凝胶自蔓延燃烧反应法，通过高温退火处理，得到本发明制备分子式为Bi₂Fe_4(4-x)Cr_4xO₉(0<x≤0.08)多铁性陶瓷材料。该陶瓷材料具备结构单相、低漏电流和室温多铁性，并且可以通过改变Cr的掺杂量调节材料的磁性和铁电性等优点。本发明的制备工艺简单，成本低，无需还原气氛，环保无毒无污染。

主权项

一种Cr掺杂Bi₂Fe₄O₉多铁性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.室温下，首先将分析纯的硝酸铋、硝酸铁和硝酸铬依次加入去离子水中，搅拌形成透明溶液；然后，将柠檬酸加入到上述溶液中并溶解；其后，加入乙二醇，以调节溶液的粘度和使溶液稳定；上述分析纯的硝酸铋、硝酸铁和硝酸铬作为Bi、Fe和Cr的离子源，柠檬酸作为络合剂，柠檬酸与Bi、Fe、Cr三种金属离子和的摩尔比在1:1～1:1.5之间，乙二醇与Bi、Fe、Cr三种金属离子和的摩尔比为2:1～2.5:1；B.用氨水调节上述溶液的pH值为6.5～7后在水浴中25℃～35℃陈化10～12小时；然后在水浴中80℃～100℃将溶液蒸干去除水分，得到相应的凝胶，在烘箱中150℃～170℃干燥，直至形成干凝胶；再在室温下，将所得到的干凝胶点燃，使其发生自蔓延燃烧，形成前驱蓬松物质；C.将所述前驱蓬松物质研磨，在空气中450℃～550℃热处理4～6小时，排除有机物得到前驱粉体；然后将前驱粉体研磨均匀，以15MPa～25MPa压力压制成片，转移到氧化铝坩埚中；D.将所述装有片状样品的氧化铝坩埚置于马弗炉中，马弗炉从室温升温至550℃～600℃，烧结1.5～2.5h，自然降至室温；然后将马弗炉从室温升温至所需的退火温度，把经过烧结的样品直接放入所需退火温度的马弗炉中煅烧，在空气中烧结1.5～2.5h，经快速退火，迅速冷却到室温，即可得到所述分子式为Bi₂Fe_4(1‑x)Cr_4xO₉多铁性陶瓷材料，其中，0<x≤0.08。