《Y2O3-BaO-MnOx體系固相線下相關係研究》是依託北京理工大學，由李靜波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Y2O3-BaO-MnOx體系固相線下相關係研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：李靜波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Y-Ba-Mn-O體系錳氧化物是倍受關注的功能材料。然而Mn變價和氧缺位給該體系錳氧化物的製備和性能表征帶來困難。本申請擬通過Y2O3-BaO-MnOx（x=1, 1.5, 2）體系相平衡研究，構築體系固相線下的相關係，了解不同價態Mn氧化物的穩定條件和成相規律，並希望發現新型錳氧化物功能材料，為錳氧化物研究提供新研究對象。利用氣氛控制固態反應燒結技術結合軟化學方法，在不同氧化氣氛下製備相平衡樣品。利用X射線粉末衍射和電子顯微分析測定樣品的相組成；利用X射線光電子能譜分析氧化物中離子的價態；利用化學滴定、熱重分析和中子衍射測定氧化物的氧含量；利用變溫X射線衍射和熱分析研究材料的相變；結合Rietveld結構精修，了解溫度、氧分壓以及Y/Ba離子相互替代對錳氧化物結構穩定性的影響。本項目的研究將添補該體系相平衡研究的空白，對稀土鹼土金屬錳氧化物功能材料研究和新材料的探索都具有重要的學術意義。
結題摘要
採用氣氛控制固態反應燒結製備樣品，利用XRD、TEM和熱分析等技術系統研究了Y2O3-BaO-MnOx體系在空氣和高純氬（PO2~ 0.1 Pa）氣氛下固相線下相關係的研究，分別構築了兩種氣氛下的固相線下相關係圖。同時開展了超純氬（PO2~10-6 Pa）條件下錳酸鹽結構穩定性的研究。研究發現了3個新錳氧化物：Ba5Y8Mn4O21、Ba8Y2Mn5O21+x和Ba6Mn5O16-x。利用XRD、TEM和Rietveld結構精修獲得了Ba5Y8Mn4O21和Ba8Y2Mn5O21+x的結構信息。依體系氧分壓的不同，化合物穩定性顯著變化，在空氣氣氛下穩定存在的Ba6Mn5O16、Ba4Mn3O10、Ba3Mn2O8和YMn2O5在高純氬條件下均失去穩定性。進一步減小氧分壓到PO2~10-6 Pa，Ba8Y2Mn5O21+x失穩，Ba5Y8Mn4O21和YBaMn2O5穩定存在。Ba6Mn5O16-x化合物則需在氧分壓略高於0.1 Pa的條件下穩定存在。YBaMn2O5經低溫充氧可以得到YBaMn2O6 化合物。課題對YBaMn2O6的結構和磁性進行了系統的表征，澄清了其低溫類自旋玻璃行為及其產生的機制。YBaMn2O6 化合物是典型的A位有序鈣鈦礦錳氧化物，化合物中存在電荷有序、自旋有序、軌道有序和占位有序，具有金屬絕緣轉變特性，擁有豐富物理內涵，是理解強關聯體系中離子尺寸效應和有序無序對電子序參量的影響的良好載體。因此課題系統開展了(Yx,La1-x)BaMn2O6體系的結構和物理性能的研究工作，製備了x=0, 0.1…0.9,1.0系列化合物。通過La替代Y，不但調整R/Ba的離子尺寸比(//比較小)，A位離子尺寸比對化合物的物理性質起主要影響，當/比較大時(x＞0.5)，尺寸無規分布效應的影響開始顯著增大，抑制了長程的鐵磁作用，使Y1-xLaxBaMn2O6化合物的居里溫度相較與RBaMn2O6化合物明顯降低。R位離子尺寸無規分布效應使x＞0.7的樣品在低溫呈現多相共存的不均勻狀態。
