[发明专利]调控钙钛矿锰氧化物铁磁转变温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对钙钛矿锰氧化物铁磁转变温度进行调控的方法。

背景技术

掺杂的钙钛矿型锰氧化物AMnO₃因其具有巨大的磁电阻效应，近年来引起了人们极大的研究兴趣。随着温度的降低，这些锰氧化物从顺磁态向铁磁态发生转变，同时伴随着绝缘态向金属态转变。锰氧化物的本征巨磁电阻效应主要出现在铁磁转变温度T_C附近，与铁磁金属相变密切相关，其机理可用Zener提出的双交换模型(C.Zener，Phys.Rev.，1951，82：403)来解释。压力对锰氧化物的T_C及磁电输运特性具有重要影响，它不仅对电子的能带宽度和能隙大小产生明显的作用，而且可以改变费米面附近的态密度，从而影响磁电输运性质。化学压和静水压是产生压力效应的两种基本方法。前者通过掺杂改变A位离子平均半径来实现，但可用于掺杂的元素很有限；后者需要特殊的高压设备，而且不易操控。寻找产生压力的新途径，实现铁磁居里温度T_C的调控，对推动钙钛矿型锰氧化物的潜在技术应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控钙钛矿锰氧化物铁磁转变温度的方法。

本发明为调控钙钛矿锰氧化物铁磁转变温度的方法，选取第二相MgO与钙钛矿锰氧化物La_2/3Ca_1/3MnO₃复合，La_2/3Ca_1/3MnO₃的基本钙钛矿单胞参数为a_p，b_p，c_p≈0.3854nm，MgO的立方点阵参数为a≈0.4211nm，利用二者之间晶格失配对锰氧化物纳米颗粒产生的应力效应，以实现对钙钛矿锰氧化物铁磁转变温度的调控，其步骤为：

(1)制备出La_2/3Ca_1/3MnO₃纳米颗粒，其步骤为：

①将高纯的La₂O₃、Ca(NO₃)₂·4H₂O、Mn(CH₃COO)₂·4H₂O按1/3∶1/3∶1的摩尔比称取，先后溶解在硝酸溶液中；

②在上述溶液中按络合剂与总金属阳离子La，Ca和Mn摩尔比为(1.2～1.5)∶1的比例加入络合剂，络合剂为有机酸，具体为柠檬酸，或者EDTA，或者草酸，络合剂充分溶解后与阳离子形成络合物；

③用氨水调节溶液的pH值为2～6；

④按15～20g/100ml的浓度加入葡萄糖；

⑤按丙烯酰胺单体与总金属阳离子La，Ca和Mn摩尔比为7～9∶1的比例加入丙烯酰胺单体；

⑥用去离子水调节溶液浓度，使总金属阳离子La，Ca和Mn的浓度为0.015mol/100ml；

⑦将获得的溶液加热到80℃，保温，使丙烯酰胺发生聚合反应，使溶液转化为凝胶体；

⑧将凝胶体于120℃下干燥10～24小时，形成干凝胶；

⑨将干凝胶用研钵研碎成细粉，置入加热器中，在500℃下烧结3～6小时，获得超细粉末；

⑩将粉末在800℃下退火5～10小时，最后获得高纯的La_2/3Ca_1/3MnO₃纳米粉体；

(2)纯相MgO纳米颗粒的制备，其步骤为：

①称取适量的Mg(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水中；

②按络合剂与Mg离子摩尔比为1.2～1.5∶1的比例加入络合剂，络合剂为有机酸，具体是柠檬酸，或者EDTA，或者草酸，待络合剂充分溶解后，用氨水调节溶液的pH值为2～6；

③按15～20g/100ml的浓度加入葡萄糖；

④按丙烯酰胺单体与Mg离子摩尔比为7～9∶1的比例加入丙烯酰胺单体；

⑤用去离子水调节溶液浓度，使Mg离子的浓度为0.015mol/100ml；

接下来的步骤与La_2/3Ca_1/3MnO₃纳米颗粒的制备步骤⑦～⑩相同，最后制得MgO纳米颗粒；