多重价态锰基复合氧化物的合成探索及性质研究

多重价态锰基复合氧化物的合成探索及性质研究

论文摘要

多重价态锰氧化物以其优良的物理性质以及在自旋电子器件上的应用潜力成为无机固体材料研究领域的热点。本论文中我们以多重价态为出发点,对多重价态锰氧化物的合成进行了一定的探索。通过掺杂取代或者掺杂诱导的方式调变化合物体系中不同价态锰离子的比例,合成了不同比例掺杂的数个系列化合物,并考察了离子掺杂对化合物物理性质的影响。在第一章绪论中,介绍了多重价态锰基复合氧化物的相关基本理论知识,并对多重价态锰基复合氧化物的最新研究进展进行了总结;在第二章中,在水热条件下合成了B位不同比例Fe掺杂的两个系列的化合物TbMn2-xFexO5(x=0.1-0.5)和YMn2-xFexO5(x=0.1-0.5). Tb体系中我们重点考察了矿化剂对化合物的形貌生成的影响,掺杂对锰不同价态比例的调控作用,以及化合物的磁学行为表征;Y体系中我们除了讨论了掺杂对化合物磁性的影响之外,重点考察了在温和条件下氧非计量比的调控策略,并考察了氧富集程度不同的系列化合物的磁学行为变化规律。在第三章中,介绍了RMn2O5类化合物的A位掺杂效应。一方面合成了Ca2+离子掺杂的Tb1-xCaxMn2O5 (x=0,0.1,0.2)和Y1-xCaxMn2O5 (x=0,0.1,0.2)两个系列的化合物,考察的体系中多重价态的变化情况并对其磁学性质进行了研究。另一方面合成了A位四价Zr掺杂的系列化合物Ro.9Zr0.1Mn2O5(R=Y3+,Nd3+-Ho3+)该方法具有较好的普适性并能得到粒径较大的棒状单晶,棒长最大可达500μm。在第四章中,我们在不同熔融盐体系下得到了La0.7Sr0.3MnO3棒状晶体以及R0.5Sro.5MnO3(R=Pr3+,Nd3+)纳米粒子,并对它们的磁学行为和相应的块材材料进行了比较,熔融盐合成多重价态锰氧化物的探索为其他多重价态锰氧化物的开发积累了一定的合成经验并奠定了一定的合成基础。

论文目录

  • 内容提要
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 多重价态锰氧化物易于存在的结构类型
  • 1.1.1 钙钛矿型锰氧化物的结构介绍
  • 1.1.2 钙钛矿型锰氧化物相互作用理论模型
  • 2O5型多重价态锰氧化物的结构及相互作用'>1.1.3 RMn2O5型多重价态锰氧化物的结构及相互作用
  • 2O5类化合物的磁结构'>1.1.4 RMn2O5类化合物的磁结构
  • 1.2 多重价态氧化物中磁电学性质简介
  • 1.2.1 物质的磁性
  • 1.2.2 磁阻效应
  • 1.2.3 电介质基本知识介绍
  • 1.2.4 多铁材料的概念
  • 1.2.5 磁电耦合及巨磁(介)电效应
  • 1.3 混合价态锰氧化物的研究现状
  • 1.3.1 Mn(Ⅱ,Ⅲ)混合价态锰氧化物
  • 1.3.2 Mn(Ⅲ,Ⅳ)混合价态锰氧化物
  • 1.3.3 Mn(Ⅳ,Ⅴ)混合价态锰氧化物
  • 1.3.4 Mn(Ⅲ,Ⅴ)混合价态锰氧化物
  • 1.3.5 三重价态锰氧化物的研究
  • 1.4 混合价态氧化物常用的合成方法和价态调控策略
  • 1.4.1 固相合成法
  • 1.4.2 熔融盐(碱)合成法
  • 1.4.3 溶胶凝胶法
  • 1.4.4 水热合成方法
  • 1.5 本论文的研究目的和意义
  • 参考文献
  • 2O5的水热合成及价态调变对性质的影响'>第二章 B位掺杂混合价态锰基氧化物RMn2O5的水热合成及价态调变对性质的影响
  • 2.1 引言
  • 2-xFexO5(x=0.1-0.5)的水热合成及性质研究'>2.2 TbMn2-xFexO5(x=0.1-0.5)的水热合成及性质研究
  • 2.2.1 水热合成方法及价态调控策略
  • 2.2.2 合成影响因素探索
  • 2.2.3 系列化合物的结构及组分鉴定
  • 2.2.4 掺杂及介质形貌变化的影响讨论
  • 2.2.5 Fe掺杂对体系中锰多重价态的调变作用
  • 2.2.6 化合物穆斯堡尔谱研究
  • 2-xFexO5(x=0.1~0.5)的Raman光谱研究'>2.2.7 TbMn2-xFexO5(x=0.1~0.5)的Raman光谱研究
  • 2.2.8 化合物磁学性质讨论
  • 2-xFexO5(x=0.1~0.5)的水热合成及性质研究'>2.3 YMn2-xFexO5(x=0.1~0.5)的水热合成及性质研究
  • 2-xFexO5(x=0.1~0.5)的水热合成方法及合成条件讨论'>2.3.1 YMn2-xFexO5(x=0.1~0.5)的水热合成方法及合成条件讨论
  • 2-xFexO5(x=0.1~0.5)样品的形貌表征'>2.3.2 YMn2-xFexO5(x=0.1~0.5)样品的形貌表征
  • 2.3.3 Fe掺杂对体系中多重价态的调变
  • 2-xFexO5(x=0.1~0.5)的Raman光谱研究'>2.3.4 YMn2-xFexO5(x=0.1~0.5)的Raman光谱研究
  • 2.3.5 磁学性质表征
  • 1.5Fe0.5O5+δ氧非计量比的温和调控及磁性研究'>2.4 水热条件下YMn1.5Fe0.5O5+δ氧非计量比的温和调控及磁性研究
  • 1.5Fe0.5O5+δ的水热合成'>2.4.1 YMn1.5Fe0.5O5+δ的水热合成
  • 1.5Fe0.5O5+δ中氧含量判断'>2.4.2 YMn1.5Fe0.5O5+δ中氧含量判断
  • 1.5Fe0.5O5+δ的磁学性质研究'>2.4.3 YMn1.5Fe0.5O5+δ的磁学性质研究
  • 2.4.4 对不同化合物中非计量比氧含量的验证
  • 2.5 本章小结
  • 参考文献
  • 2O5基多重价态锰氧化物的A位掺杂效应'>第三章 RMn2O5基多重价态锰氧化物的A位掺杂效应
  • 3.1 引言
  • 2O5型多重价态化合物的水热合成'>3.2 A位Ca掺杂Mn2O5型多重价态化合物的水热合成
  • 1-xCaxMn2O5(R=Tb3+,Y3+,x=0,0.1,0.2)的水热合成方法'>3.2.1 R1-xCaxMn2O5(R=Tb3+,Y3+,x=0,0.1,0.2)的水热合成方法
  • 1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)的表征'>3.2.2 Y1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)的表征
  • 1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)系列化合物的表征'>3.2.3 Tb1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)系列化合物的表征
  • 1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)的磁学行为研究'>3.2.4 Y1-xCaxMn2O5(x=0,0.1,0.2)的磁学行为研究
  • 3.3 A位四价金属离子掺杂的多重价态锰氧化物合成探索
  • 0.9Zr0.1Mn2O5(R=Y3+,Nd3+~Ho3+)的水热合成路径'>3.3.1 R0.9Zr0.1Mn2O5(R=Y3+,Nd3+~Ho3+)的水热合成路径
  • 0.9Zr0.1Mn2O5的单晶结构解析'>3.3.2 Tb0.9Zr0.1Mn2O5的单晶结构解析
  • 0.9Zr0.1Mn2O5系列样品的形貌表征'>3.3.3 Tb0.9Zr0.1Mn2O5系列样品的形貌表征
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 钙钛矿型多重价态锰氧化物的合成探索
  • 4.1 引言
  • 0.7Sr0.3MnO3晶体的生长及表征'>4.2 NaCl-KCl熔融盐体系下La0.7Sr0.3MnO3晶体的生长及表征
  • 0.7Sr0.3MnO3的熔融盐合成'>4.2.1 La0.7Sr0.3MnO3的熔融盐合成
  • 0.7Sr0.3MnO3的表征'>4.2.2 La0.7Sr0.3MnO3的表征
  • 3-KNO3熔融盐体系下的钙钛矿型锰氧化物合成及表征'>4.3 NaNO3-KNO3熔融盐体系下的钙钛矿型锰氧化物合成及表征
  • 3-KNO3熔融盐体系下的钙钛矿型锰氧化物合成'>4.3.1 NaNO3-KNO3熔融盐体系下的钙钛矿型锰氧化物合成
  • 0.5Sr0.5MnO3和Nd0.5Sr0.5MnO3的表征'>4.3.2 Pr0.5Sr0.5MnO3和Nd0.5Sr0.5MnO3的表征
  • 0.5Sr0.5MnO3和Nd0.5Sr0.5MnO3纳米粒子的磁性研究'>4.3.3 Pr0.5Sr0.5MnO3和Nd0.5Sr0.5MnO3纳米粒子的磁性研究
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 结论与展望
  • 博士期间发表和待发表论文
  • 致谢
  • 作者简历
  • 相关论文文献

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