[發明專利]一種具有奧里維里斯結構單相SrBi3Nb2FeO12多鐵性陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201811157430.9
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109293357A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 蒲永平;師裕;張倩雯;王雯;李經緯;彭鑫;張磊
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B41/88
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

本發明公開了一種新型具有奧里維里斯結構單相SrBi₃Nb₂FeO₁₂多鐵性陶瓷。本發明還公開了該陶瓷材料的制備方法：分別采用SrCO₃、Bi₂O₃、Nb₂O₅和Fe₂O₃為原料制備；對粉體進行球磨，預燒，過篩和成型，最終在1000?1050℃溫度下燒結，得到了具有奧里維里斯結構單相的多鐵性陶瓷材料。本發明所制備的SrBi₃Nb₂FeO₁₂多鐵性陶瓷是通過固相法，將BiFeO₃插入到SrBi₂Nb₂O₉中，制備的材料工藝簡單，生產成本低，在室溫下，材料展現了優異的介電和多鐵性能。

技術領域

本發明屬于單相多鐵性陶瓷材料領域，涉及一種具有奧里維里斯結構單相SrBi₃Nb₂FeO₁₂多鐵性陶瓷及其制備方法。

背景技術

多鐵性材料指的是材料的同一相中包含有兩種以上(含兩種)鐵的基本性能的材料。這些鐵的基本性能包括鐵電性能、鐵磁性能和鐵彈性能。多鐵性材料不但具備各種單一的鐵性，而且通過鐵性的耦合復合協同作用，可以通過磁場控制電極化或者通過電場控制磁極化。這些特定性能使得多鐵性材料廣泛運用于電容器、存儲器、驅動器和探測器等諸多領域。鑒于實際應用中多鐵性材料需要在居里溫度以下具有磁電效應，因而鐵電相變溫度和磁相變溫度都在室溫之上的BiFeO₃(鐵酸鉍)材料成為研究最多的多鐵性陶瓷材料。然而，BiFeO₃多鐵性材料的氧空位缺陷導致材料存在漏電、矯頑場較大、低電阻率等問題。所以我們期望通過插入法將BiFeO₃中的[FeO]₆八面體引入到具有好的介電性能及低損耗的基體當中去，從而獲得一種既有多鐵特性，還具有高擊穿強度和低損耗的單相多鐵性材料。

奧里維里斯化合物由二維的鈣鈦礦和(Bi₂O₂)²⁺層按一定規則共生排列而成。它的化學通式為(Bi₂O₂)²⁺(A_m-1B_mO_3m+1)^2-，其中，A為Pb²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、La³⁺、Y³⁺等適合12配位的+1、+2、+3、+4價離子或由它們組成的復合離子, B為Co³⁺、Cr³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺、Nb⁵⁺、Ta⁵⁺、Mo⁶⁺等適合于八面體配位的離子或由它們組成的復合離子，m為整數，稱為層數，即鈣鈦礦層的層數,其值可為1-5。在目前的研究中，奧里維里斯化合物由于其結構中存在鈣鈦礦層，而BiFeO₃也是一種扭曲的鈣鈦礦結構，這就讓奧里維里斯化合物成為了一種優秀的基體。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有奧里維里斯結構單相SrBi₃Nb₂FeO₁₂多鐵性陶瓷及其制備方法，在具有優異鐵電性能和低介電損耗的SrBi₂Nb₂O₉材料中，通過插入法將BiFeO₃插入到基體材料的結構當中，再通過高溫的燒結，獲得一種單相的三層奧里維里斯多鐵化合物SrBi₃Nb₂FeO₁₂。