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BiFeO3纳米晶的制备及其掺杂改性研究

作　者: 李朋
导　师: 李兴鳌
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学
关键词: BiFeO3纳米晶 溶胶-凝胶 反铁磁性 掺杂 络合物
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


多铁材料是非常重要的先进功能材料,而具有钙钛矿结构的BiFeO3是少数在室温下同时具有反铁磁性和铁电性的单相多铁材料之一,由于其室温下呈反铁磁有序和铁电有序而引起人们的极大关注。目前对于BiFeO3的研究还存在一些问题,首先是在制备方面,Bi离子的挥发和氧空位的产生导致难以制备出纯相的BiFeO3,其次是由于BiFeO3特殊的G型反铁磁结构,使宏观尺寸的BiFeO3在室温下表现出很弱的反铁磁性,严重阻碍了其实际应用的发展。本文首先采用溶胶凝胶法用PVA和酒石酸两种不同络合物制备了BiFeO3纳米晶。通过优化两种络合物的制备工艺,在400℃低温下用酒石酸作为络合物时,得到了纯相的BiFeO3纳米晶。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）测量分析了样品结构和形貌,研究了溶胶-凝胶制备工艺和不同络合物对BiFeO3纳米晶的形成及晶体结构的影响。本文还重点研究了A位稀土元素Eu及B位磁性过渡金属元素Co共掺杂对BiFeO3纳米晶结构及磁性的改变,并探究这种磁性增强的原因。采用溶胶-凝胶法制备了Eu、Co共掺的Bi(0.95Eu0.05Fe0.95Co0.05O3纳米晶,通过XRD、SEM、拉曼散射光谱（Raman Scattering）、X射线吸收光谱（XAS）、X射线吸收精细结构（XAFS）的表征结果表明,Eu、Co共掺的BiFeO3纳米晶仍为纯相,但是,样品的晶格发生了明显扭曲;利用振动样品磁强计（VSM）对样品的磁性进行测量,结果表明:在室温下,由于Eu,Co离子的掺入,样品的磁性得到明显增强。这主要归因于Eu、Co的掺入导致BiFeO3纳米晶晶格扭曲以及形成了新的磁矩耦合。对于这一研究,我们已有文章被录用[*]。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 多铁材料概述  9-15
    1.1.1 多铁材料的应用  10-12
    1.1.2 单相多铁性材料  12-14
    1.1.3 复合多铁性材料  14-15
  1.2 多铁性材料BiFeO_3 及其研究进展  15-19
    1.2.1 BiFeO_3 的结构  15-16
    1.2.2 BiFeO_3 的性能  16-17
    1.2.3 BiFeO_3 的合成  17-18
    1.2.4 BiFeO_3 的掺杂改性  18-19
  1.3 本论文的选题意义及研究内容  19-21
第二章 BiFeO_3 样品的制备及测试方法  21-31
  2.1 常见纳米晶BiFeO_3 制备方法  21-23
  2.2 本论文实验样品的制备方法  23-25
    2.2.1 实验所需的药品及设备  23-24
    2.2.2 样品的制备流程  24-25
  2.3 BiFeO_3 样品测试方法的原理  25-30
    2.3.1 X 射线衍射（XRD）  25-26
    2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）  26
    2.3.3 拉曼散射光谱  26-27
    2.3.4 X 射线吸收光谱(XAS)  27-28
    2.3.5 X 射线吸收精细结构（XAFS）  28-29
    2.3.6 振动样品磁强计(VSM)  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 不同络合物制备BiFeO_3 纳米晶研究  31-39
  3.1 样品的制备  31-33
    3.1.1 采用PVA 作为络合物BiFeO_3 样品的制备  31-32
    3.1.2 采用酒石酸作为络合物BiFeO_3 样品的制备  32-33
  3.2 不同络合物对BiFeO_3 纳米晶结构的影响  33-37
    3.2.1 XRD 图谱分析  33-35
    3.2.2 晶相结构分析  35-36
    3.2.3 样品的表面形貌分析  36-37
  3.3 纯相BiFeO_3 的合成与不同络合物之间的关系  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶结构及磁性研究  39-50
  4.1 样品的制备  39-40
  4.2 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶样品的XRD 图谱分析  40-41
  4.3 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶VSM 结果分析  41-42
  4.4 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶的表面形貌分析  42
  4.5 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶样品的拉曼光谱分析  42-44
  4.6 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶化合价态研究  44-46
  4.7 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶局域结构研究  46-47
  4.8 Eu，Co 共掺BiFeO_3 纳米晶磁性增强原因探究  47-48
  4.9 本章小结  48-50
第五章 总结及展望  50-52
  5.1 本文总结  50-51
  5.2 前景展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-61
硕士研究生期间发表的论文  61

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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