[发明专利]钛铁钴酸铋粉末制备方法

说明书

本发明公开了一种钛铁钴酸铋粉末制备方法，利用水热法制备Bi₄Ti₃O₁₂(BTO)粉末；利用水热法制备LaFe_0.5Co_0.5O₃(LFCO)粉末；将LCFO粉末与BTO粉末等摩尔比进行研磨、煅烧形成Bi₄LaFe_0.5Co_0.5Ti₃O₁₂(BLFCT)粉末。发明通过在三层钙钛矿铁电材料中加入钙钛矿磁性单元，制备了层状结构的多铁性陶瓷粉末，大大降低了多铁的制备温度。

技术领域

本发明属于氧化物陶瓷材料制备技术，具体为一种钛铁钴酸铋粉末制备方法。

背景技术

单相多铁材料是同一相中同时呈现出铁电性、铁磁性或者铁弹性三者中的至少两个铁性的材料。该类材料的多铁特性在多功能电子器件、新型的信息存储、磁电调控传感器表现出巨大的应用前景。

层状钙钛矿(Aurivillius结构)多铁材料，由于结构中含有Bi-O层起到空间电荷库和绝缘层的作用，可有效的降低材料的漏电流，提高抗疲劳性能得到人们广泛的重视。层状多铁材料钛铁酸铋(Bi₅FeTi₃O₁₅，BFTO)是一种典型的层状钙钛矿磁电介质材料，其结构为沿c方向每2个铋氧层[(Bi₂O₂)²⁺]之间夹着3个钛氧(Ti-O)八面体和1个铁氧(Fe-O)八面体；BFTO也可以看成由1个三层铁电材料Bi₄Ti₃O₁₂(BTO)与1个钙钛矿多铁电BiFeO₃(BFO)离子层面组合而成，其多铁性来源于铁电单元(BTO)和多铁单元(BFO)。BFTO的磁性源于Fe-O-Fe的耦合作用。为了提高BFTO样品的磁性，采用不同的磁性离子，如：Co，Ni等取代Fe离子形成Fe-O-Co/Fe-O-Ni等形成亚铁磁耦合提高了样品室温下的磁性能。而此方法中Co，Ni取代的Fe离子的具体位置无法调控，且耦合几率低。我们的方案取代的Fe位置固定，且取代后的离子耦合概率更高。

Bi₄LaFe_0.5Co_0.5Ti₃O₁₅(BLFCT)为室温下具有良好多铁性的材料之一，其制备方法主要沿用传统固相工艺，制备温度要高于900℃，工艺合成温度高，元素挥发，样品内离子价态变化，高温合成过程易产生CoFeO₄等强磁性杂质等一系列问题不可控。样品中的Bi在750℃左右就出现挥发，Fe³⁺/Co³⁺离子在高温下也会出现变价产生Fe²⁺/Co²⁺，这些导致样品中的氧空位等缺陷浓度增加，样品的电学性受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种钛铁钴酸铋粉末制备方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种钛铁钴酸铋粉末制备方法，具体步骤为：

步骤1、利用水热法制备Bi₄Ti₃O₁₂(BTO)粉末；

步骤2、利用水热法制备LaFe_0.5Co_0.5O₃(LFCO)粉末；

步骤3、将LCFO粉末与BTO粉末等摩尔比进行研磨、煅烧形成Bi₄LaFe_0.5Co_0.5Ti₃O₁₂(BLFCT)粉末。

优选地，步骤1利用水热法制备BTO粉末的具体方法为：