[发明专利]A位掺Na的PrMnO3及溶胶凝胶法制备A位掺Na的PrMnO3的方法

说明书

技术领域

本发明涉及A位掺Na的PrMnO₃及其制备方法。

背景技术

Ln_1-xA_xMnO₃(A＝Ca，Sr，Ba，K，Na)的磁学性质近年来已经成为磁学研究的热点。其中研究最多的是Mn³⁺∶Mn⁴⁺＝2∶1和1∶1的两种情况，(他们分别对应铁磁性和反铁磁性最强的情况)以及此两种情况下B位过渡金属元素掺杂。当A＝Na时分别对应x＝0.1667和0.25，在Pr_1-xNa_xMnO₃的制备中国际同行都采用了高温固相反应法。由于原料中Na盐的挥发性，即便是加入过量的Na盐，仍然会造成Na含量的不足，而Na含量的不足又会造成Mn氧化物的析出，从而无法制得单相性产品。目前国际上最高的Na的掺入量为x＝0.19。这严重制约了对Pr_1-xNa_xMnO₃以及Pr_0.75Na_0.25Mn_1-yM_yO₃(M为Cr、Fe、Co、Ni等过渡金属)磁学性质的研究。另外，用高温固相法合成周期长，耗能大。

发明内容

本发明要解决现有解决高温固相反应法合成Pr_1-xNa_xMnO₃存在周期长，耗能大，Na的掺入量低以及提高的单相性的问题；而提供A位掺Na的PrMnO₃及溶胶凝胶法制备A位掺Na的PrMnO₃的方法。

A位掺Na的PrMnO₃的分子式为Pr_1-XNa_XMnO₃，X为0.25或0.35。

溶胶凝胶法制备A位掺Na的PrMnO₃的方法是按下述步骤进行的：步骤一、按Pr_1-XNa_XMnO₃的化学计量比称取Pr的硝酸盐、NaNO₃和Mn(NO₃)₂，X为0.25或0.35，将Pr的硝酸盐、NaNO₃和Mn(NO₃)₂及柠檬酸溶解在去离子水中，镨离子、钠离子和锰离子总物质的量与柠檬酸的摩尔比为1.1∶1，Pr的硝酸盐、NaNO₃、Mn(NO₃)₂和柠檬酸的质量百分比浓度为5％～10％；步骤二、然后在70～100℃的水浴锅中以200～240转/分钟的转速搅拌使其形成凝胶；步骤三、将凝胶放在干燥箱中在60～90℃下干燥46～50h；步骤四、将干凝胶点燃，在400℃条件下在马弗炉中烧结，并保温4h；将烧后的凝胶在研钵研磨，用压片机压片，在500℃条件下在马弗炉中烧结，保温4h；在700℃条件下烧6h；然后研磨压片烧1000℃保温6h，即得到A位掺Na的PrMnO₃。

由于碱金属离子的挥发及由此引起的锰氧化物的析出，使得Satoh(Joumal of Alloys and Compounds 333(2002)21-27)和J.hejtmánek(J.Solid State Chem.132(1997)，98)固相反应法制备的Pr_0.75Na_0.25MnO₃中Na的最大掺入量仅为为0.19。而Na的掺入量为0.25时，Mn³⁺/Mn⁴⁺～1∶1，此时电荷有序最强，并在磁控量子开关等领域有潜在的应用。Na的掺入量大于0.25时，便于研究高掺杂样品的各种性质。因此，寻求合适的样品制备方法提高Na的掺入量具有重要的基础研究价值及潜在的应用前景。

本发明具有操作简单，合成周期短，耗能低，能防止Na挥发，提高Na的掺入量，提高产品单相性的优点。

附图说明

图1是Pr_0.75Na_0.25MnO₃的粉末XRD谱图；图2是Pr_0.65Na_0.35MnO₃的粉末XRD谱图。