[发明专利]一种Bi2Fe4O9- MgFe2O4复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Bi₂Fe₄O₉‑MgFe₂O₄复合陶瓷及其制备方法，所述复合陶瓷的化学组成表达为：(1‑x)Bi₂Fe₄O₉‑xMgFe₂O₉，0.1≤x≤0.5，该复合陶瓷由以下方法制得：1）制得Bi₂Fe₄O₉溶液；2）制得MgFe₂O₄溶液；3）制得黑色干凝胶；4）制得Bi₂Fe₄O₉‑MgFe₂O₄复合陶瓷。这种复合陶瓷具备纯相结构，且磁性和介电常数易于调控。这种方法操作简单，周期短，成本低廉，环保无毒，无需还原气氛。

技术领域

本发明涉及信息功能材料制备技术领域，具体是一种Bi₂Fe₄O₉- MgFe₂O₄复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁性材料的多种不同铁性有序及其之间产生的耦合作用，使得多铁性材料作为当前量子功能材料研究领域中的首选。其中，电极化和磁化的多铁性磁电材料备受关注，因为铁电和铁磁两种铁性有序相共存及其两者间的磁电耦合效应能使得改变电场控制磁性或改变磁场控制电性成为可能。从多铁性磁电材料的组成上分类，有单相、复合磁电材料两类。对于单相磁电材料，在 BiFeO₃、 PbFe_1/2Nb_1/2O₃、 稀土锰氧化物EMnO₃ 以及 RMn₂O₅(R=Y,Tb, Ho,…) 等多种单相材料中虽然能观测到存在磁电效应，但因为单相材料的居里温度或奈尔温度往往比较低，室温条件下明显的磁电共存与强磁电耦合效应是难以实现的。实际上， W.F. Brown 等人1968 年就发现了单相材料磁电耦合系数的上限，也使得人们认识到强大的磁电耦合系数的材料必定为铁电性和铁磁性共存的材料。随着对多铁性材料研究的深入，铁电与铁磁材料复合的多铁性材料逐渐进入人们的视野当中。当今为止，已经能制备出室温条件下的磁电耦合系数的数量级为的3～5 倍的多铁性复合材料。近年来量子功能材料发展中，不同结构或不同物相以及不同功能的材料进行复合已经成为其特点之一。

铁酸铋（Bi₂Fe₄O₉）是一种经典的反铁磁材料，它的奈尔转变温度(T _N )约为260 K，作为一种重要的功能材料，它在光催化以及传感器方面都有着可观的潜在应用价值。上世纪60年代Bi₂Fe₄O₉的磁性结构、磁学性质就被人们利用穆斯堡尔谱、中子衍射以及磁导率等技术研究了。反尖晶石立方结构的铁酸镁（MgFe₂O₄）是一种在室温条件下也具有软磁性的n型的半导体，常被应用于微波器件、存储器以及电池负极材料的研究当中。因此，Bi₂Fe₄O₉与MgFe₂O₄的复合材料，可在信息功能材料领域具有较好的潜在应用价值。但至今，对Bi₂Fe₄O₉与 MgFe₂O₄复合固溶体陶瓷的制备，国内和国外的文献中均没有记载。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种Bi₂Fe₄O₉- MgFe₂O₄复合陶瓷及其制备方法。这种复合陶瓷具备纯相结构，且磁性和介电常数易于调控。这种方法操作简单，周期短，成本低廉，环保无毒，无需还原气氛。