一种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，通过磁场处理，高温退火，得到本发明的Bi₂Fe₄O₉多铁性陶瓷材料。该陶瓷材料具备结构单相，室温多铁性，并且经过磁场处理后，可以通过不同的退火温度调节材料的磁性和铁电性等优点。本发明的制备方法成本低，无需还原气氛，环保无毒无污染。

主权项

一种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，首先配置柠檬酸水溶液，将柠檬酸加入去离子水中溶解，然后，将摩尔比2:1的分析纯的硝酸铁和硝酸铋加入到上述柠檬酸溶液中溶解形成透明溶液；其后，加入乙二醇，以调节溶液的粘度和使溶液稳定；上述分析纯的硝酸铁和硝酸铋作为Fe和Bi的离子源，柠檬酸作为络合剂，柠檬酸与Fe、Bi两种金属离子和的摩尔比1.5:1～2:1之间，乙二醇与Fe、Bi两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7～8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120℃～150℃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，转移到氧化铝方舟中；D.将所述装有片状样品的氧化铝方舟置于磁场炉中，所加磁场为0.3T～0.5T，磁场炉从室温升温至550℃～600℃，烧结100～120min，自然降至到室温；然后将管式炉从室温升温至所需的退火温度，650℃～850℃，把经过磁场处理的样品直接放入所需退火温度的管式炉中煅烧，在空气中烧结100～120min，经快速退火，迅速冷却到室温，即可得到所述Bi₂Fe₄O₉多铁性陶瓷材料。