[发明专利]一种La1-xNdxFeO3纳米晶材料及其制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿材料制备技术领域，具体涉及一种La_1‑xNd_xFeO₃纳米晶材料及其制备方法，将La(NO₃)₃·nH₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、Nd(NO₃)₃·6H₂O加入到配制好的柠檬酸溶液中，然后加入氨水，水浴，干燥，煅烧，得到复合氧化物材料。本发明采用精确可控、易操作的柠檬酸盐溶胶‑凝胶法在低温下合成Nd³⁺离子双掺杂的La_1‑xNd_xFeO₃纳米颗粒，所得样品均为单一相，正交晶系结构，空间群为Pnma，Mg²⁺和Ca²⁺共同取代La³⁺将会抑制颗粒的生长，该La_1‑xNd_xFeO₃纳米晶材料在电学、磁学传感器、工业催化、气敏材料、信息存储和自旋电子器件等领域都有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于钙钛矿材料制备技术领域，具体涉及一种La_1-xNd_xFeO₃纳米晶材料及其制备方法。

背景技术

铁酸镧(LaFeO₃)是一种典型的具有钙钛矿(ABO₃)正交结构的稀土复合金属氧化物，室温下空间群为Pbnm。此结构中的Fe-O-Fe键角(θ≈156°)是钙钛矿铁氧体体系中最大的键角，因此LaFeO₃是铁氧体体系中奈尔温度(T_N≈740K)最高的磁性材料。LaFeO₃具有G型反铁磁结构，是少数的同时具有反铁磁性和铁电性的单相多铁材料之一。LaFeO₃材料因其具有特殊的晶型结构、独特的电磁、较高的电子-离子混合导电性、优良的催化和气敏活性、适合的热膨胀系数以及较佳的化学稳定性等独特优势，应用行业很广泛，在电学、磁学传感器、工业催化、气敏材料、信息存储和自旋电子器件等领域都有着广泛的应用前景，因此对这种材料所进行的研究就显得特别有意义。

目前很多研究报道了运用固相反应法、共沉淀法、溶胶-凝胶等方法合成LaFeO₃的A位碱土单相掺杂，如Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺等掺杂，并研究其不同掺杂比例对样品的穆谱、磁性能、气敏性、催化活性能的影响等，比如溶胶凝胶法制备样品La_1-xSr_xFeO₃，比如运用共沉淀法合成La_1-xCa_xFeO₃，比如溶胶-凝胶法合成La_1-xMg_xFeO₃并研究其气敏性能；比如运用PMMA模板法合成La_1-xMg_xFeO₃并研究其气敏性能；比如有学者运用传统的固相反应法研究了Ca掺La_1-xCa_xFeO₃的磁性能，结果表明随着Ca²⁺掺杂浓度的增加，Fe⁴⁺数量增加，Fe³⁺数量减少，磁化率增大。

现有技术中，虽然有La_1-xNd_xFeO₃的高温固相反应制备方法，但是高温固相法的缺点有能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质等。目前尚未见柠檬酸溶胶-凝胶法联合制备A位Nd³⁺掺杂LaFeO₃纳米晶材料的制备，限制了钙钛矿(ABO₃)复合氧化物的应用。

发明内容