掺杂稀土锰氧化物的水热合成与性质表征

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近几十年来,稀土复合锰氧化物的研究、发展一直是人们感兴趣的课题,因为该系列化合物不仅结构多样,还具有丰富的光、电、磁等物理性质。一般来讲,R-Mn-O体系中的RMnO3(R=La、Pr、Nd、Sm~Dy)化合物是正交相的钙钛矿结构,当该化合物掺杂有二价的碱土金属离子,如钙离子、锶离子、钡离子时会具有相当明显的磁阻效应,从发现至今已吸引了众多科学工作者的关注。 稀土锰氧化物的传统合成方法为高温固相法或柠檬酸盐法。高温固相反应虽然具有反应过程简单、易于操作等优点,但它需要较高的反应温度(至少1000℃以上),同时化学组份的不均和多相经常难于避免,而在水热体系中,水的沸点提高,同时产生很大的自生压力,使得反应原料的溶解度增大,这样反应就相当于是在一个均一体系中进行的,所以许多原来只能在高温下才能进行的反应得以在低温下完成。 水热合成不同于传统的固相合成在于后者反应速率的控制步骤是原子的扩散,而前者则是反应物的溶解/重结晶过程,这个过程有助于制备高结晶度,高纯度的无机化合物。鉴于此,在本论文的前半部分中我们通过摸索合适的反应条件(如反应原料比、碱度、浓度和温度等),采用水热法合成出两个碱土金属掺杂的稀土复合锰氧化物La0.5Sr0.5MnO3和La0.5Ba0.5MnO3。通过XRD、SEM等手段检测,证明产物纯度、结晶度高,晶粒均匀。水热合成无疑为更进一步研究化合物的磁学电学性质及理论工作的完善找到了一条值得探索之路。 在论文的后半部分,我们探索了利用传统的高温固相烧结和水热两种方法合成另外两种新的缺氧型稀土锰氧化物—La0.5Sr0.5MnO2.5和La0.5Sr0.5MnO2.75。由于诸多因素影响,最后没有得到目标产物,但是通过整个合成过程的探索,我们仍然得出了一些有意义的结论。
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