[发明专利]一种新型五元层状磁性材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种新型五元层状磁性材料、其制备方法及应用。所述五元层状磁性材料的化学组成表示为A₂(B_xC_yD_z)E₁，其中A为Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti元素中的任意一种，B为Al、Sn、Ga、In元素中的任意一种，C和D均为磁性元素，且C和D不相同，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，且x+y+z＝1，E为C、N元素中的任意一种或两种的组合。本发明的新型五元层状磁性材料在电化学催化和吸波等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合无机材料，具体涉及一种新型五元层状磁性材料、其制备方法及应用，属于材料技术领域。

背景技术

磁性材料由于其特殊性质使材料在数据存储、记录、制冷以及电子自旋领域等领域具有巨大的潜在应用，而在纳米层状磁性材料中发现的巨磁阻效应，极大地引起了科学家们的广泛关注。以Fe/MgO/Fe为例，其中单晶Fe/MgO/Fe磁隧道结构已经被预测具有巨大的隧道磁阻，其磁阻比率超过1000％，这种非常特殊的性质与沿[001]方向块体铁材料的电子能带结构直接相关，并通过结合对称相关的隧道延迟MgO阻挡层的衰变率。其材料结构为中间为一层铁磁元素Fe，铁磁层处于两层绝缘层MgO之间在而形成的类似三明治结构的磁性层。其在磁阻读取头，磁随机存取存储器(MRAM)自旋扭矩振荡器和探测器等领域有着巨大的潜在应用。而MAX相材料是一类纳米层状三元化合物，其晶胞由M_n+1X_n单元与A原子面交替堆垛而成，n＝1、2或3，其兼具金属和陶瓷特性，并展现出优异的物理、化学、机械、电学等性质。

近几年来，磁性MAX相材料引起了科学家们极大地兴趣，从理论预测到实验合成，许多的理论计算和实验合成如雨后春笋般的涌现出来，磁性MAX相功能材料的合成及应用将会是未来MAX相材料研究的热点和重点。目前磁性MAX相材料主要集中在以Mn占据M位的MAX相材料，对于A位含有磁性元素的MAX相材料目前鲜有报道。2011年Dahlqvist等通过第一性原理计算了M_n+1AlC_n(M＝Cr、Mn、Fe、Co)在PM、AFM、FM不同磁性下的MAX相的稳定性。2013年，A.S.Ingason等第一次在实验上合成了磁性MAX相材料(Cr_1-xMn_x)₂GeC，实验结果表明在温度高于200K时，可以检测到(Cr_0.75Mn_0.25)₂GeC薄膜的磁信号。之后瑞典林雪平大学的Per Eklund团队通过元素置换的策略，制备出A位为三元且含Fe的新型MAX相材料Mn₂(GaAuFe)C。常见的三元层状MAX相材料通过常见的热压方法比较容易合成，而从三元到五元MAX相材料，MAX相的A位由单一元素变成三种元素，常规的合成方法需要极高的温度，长的保温时间，并且烧结过程中易形成极稳定的竟争相(比如FeC相)以及原料挥发导致的化学计量比偏移，这些因素均会导致最后得不到目标产物，因此，通过常规的热压烧结方法合成五元层状材料难度极大，目前对于含多元磁性元素的多元层状磁性材料尚未见报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型五元层状磁性材料、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种新型五元层状磁性材料，所述五元层状磁性材料的化学组成表示为A₂(B_xC_yD_z)E₁，其中A为Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti元素中的任意一种，B为Al、Sn、Ga、In元素中的任意一种，C和D均为磁性元素，且C和D不相同，E为C、N元素中的任意一种或两种的组合。