[发明专利]一种Ti掺杂Gd2

说明书

本发明公开了一种Ti掺杂Gdsubgt;2/subgt;CoMnsubgt;1‑x/subgt;Tisubgt;x/subgt;Osubgt;6/subgt;双钙钛矿型陶瓷材料的制备方法，该方法具有样品各组分配比易控制、成本低、无需添加溶剂、绿色环保无污染、设备易操作的特点，反应过程中不需要通入反应气氛，产物易收集，可以大量制备。本发明的标准固相反应通过多次研磨，有效抑制了在烧结过程中的固相烧结和重结晶现象。本发明还提供了上述方法制备得到的双钙钛矿型陶瓷材料，该产物具有单相双钙钛矿结构。由于Tisupgt;4+/supgt;和Mnsupgt;4+/supgt;的离子半径不同，且非磁性Tisupgt;4+/supgt;的掺杂不仅会调整晶格结构，还可调控其中的铁磁相互作用，进而调控材料的宏观磁性能，使得到的Gdsubgt;2/subgt;CoMnsubgt;1‑x/subgt;Tisubgt;x/subgt;Osubgt;6/subgt;成为具有重大应用前景的多功能陶瓷材料。

技术领域

本发明属于双钙钛矿型陶瓷材料技术领域，涉及一种Ti掺杂Gd₂CoMn_1-xTi_xO₆双钙钛矿型陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

钛酸钙(CaTiO₃)在19世纪30年代于乌拉尔山脉首次被发现，后来以矿物学家“Preovshji”的名字将其命名为钙钛矿，通式为ABO₃(A为碱土或稀土，B为过渡金属)。随着材料科学的不断进步与发展，直至上世纪四十年代，ABO₃型材料及其衍生物因具有各种有趣的现象和丰富的磁性能而获得了广泛研究关注。比如，基于ABO₃而衍生出的双钙钛矿A₂B′B″O₆(A为碱土或稀土，B′和B″为过渡金属)，因其中离子之间多重相互作用的共存和竞争而表现出丰富的物理性质，如自旋-声子耦合、巨磁阻、巨介电、自旋玻璃等，这些丰富的物理性质使A₂B′B″O₆材料在电子、信息、传感、自动化等高新技术领域展现出重要的应用前景。因此，A₂B′B″O₆体系成为凝聚态物理和材料科学领域的研究热点。

在众多的A₂B′B″O₆体系中，Gd₂CoMnO₆因其具有铁磁、反铁磁共存以及巨磁热效应等而引起了人们的广泛研究兴趣。对于Gd₂CoMnO₆，Gd³⁺在4f轨道上有7个未成对的电子，具有非常大的自旋角动量，单个Gd³⁺的理论有效磁矩可达到7.94μ_B，而其轨道角动量几乎为零。Gd₂CoMnO₆在～112K展现出顺磁-铁磁转变，其中的铁磁性主要源于Co²⁺-O^2--Mn⁴⁺之间的超交换作用。在更低的温度下(～47K)，可观察到一种明显的反铁磁转变。Gd³⁺在低温下的磁有序、Co²⁺-O^2--Mn⁴⁺铁磁相互作用、反位无序导致的Co²⁺-O^2--Co²⁺以及Mn⁴⁺-O^2--Mn⁴⁺反铁磁相互作用，使Gd₂CoMnO₆为深入解读强关联多电子体系中各种性质及现象提供了一个良好的研究平台，具有重要的理论和实验研究价值。在稀土双钙钛矿体系中，B位离子的掺杂为我们研究其内部物理机制带来了新的思路和认识。然而，合成单相的Gd₂CoMnO₆相对比较困难，产物中往往伴随着稀土氧化物Gd₂O₃的杂峰。