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多铁材料因其同时具备铁磁性和铁电性，而且两者之间存在着磁电耦合作用，克服了单一铁磁或铁电材料应用上的不足，已经成为目前热门的新型多功能材料。其中铋系层状钙钛矿单相多铁材料由于其良好的铁电性成为研究热点之一。但这种材料在室温下的磁性能很弱，人们想出来许多办法来改善它的性能，目前大量研究主要集中在四层及更高层的钙钛矿多铁材料上。本论文主要是将磁性离子基团植入铋层状材料B4Ti3O12中制备成四层状钙钛矿材料，并研究其磁电性能，具体说来可以分为下面几个部分:
(1)将磁性离子基团BiFeO3和BiCoO3按不同比例植入到BIT中，得到新材料Bi5Fe1-xCoxTi3O15(BFCT-x，x=0.0～0.8)。采用传统的固相烧结工艺制备BFCT-x多铁陶瓷，研究了磁性离子基团BiFe1-xCoxO3植入Bi4Ti3O12铁电母体中的微结构、铁电和磁性能。X射线衍射谱显示样品均已形成四层铋系层状钙钛矿相。Co掺杂前，BFTO样品室温下表现为顺磁，Co一旦掺入后，磁滞回线立即打开，显示为典型的铁磁性(FM)磁滞回线;随着掺杂量x的增加，剩余磁化强度2Mr表现出先增加后减小的趋势，在x=0.5时达到最大值为7.8memu/g，是BFTO的3000倍;掺杂量为x=0.4与x=0.6的磁滞回线几乎重合，二者表现为相似的磁性能，证明了BFCT-x磁性能的增强主要来源于Fe-O-Co耦合。在不同的Co含量下，BFCT-x都具有铁电性(FM)，外加电场为150kV/cm，剩余极化2Pr在x=0.6时达到最大值为14μC/cm2;在2Mr和2Pr的比较中可以看到Co掺入后样品的磁性能和铁电性能都得到了提高，这可能是因为Co3+比Fe3+稳定，有比较少的Co3+—Co2+转化;在0.2到0.6之间，二者是朝相反方向变化的，看似FM和FE之间存在着相互调制。介电常数和介电损耗的温度谱显示，随着频率的增加，相变峰向低温方向偏移，且明显的宽化，这可能是由于Co的掺杂引起介电峰的弥散宽化。
(2)对Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15陶瓷进行A位Pr掺杂。用Pr离子取代BFCT样品A位的Bi离子制备Bi5-11x/9PrxFe0.5Co0.5Ti3O15(BPFCT-xx=0.30，0.45，0.60，0.75)，探讨不同Pr掺杂浓度对BFCT样品的微结构、铁电、铁磁、介电等性能的影响。A位Pr掺杂没有改变BFCT-0.5的晶体结构，不同掺杂量导致了不同的晶格畸变，在x=0.6时畸变最小。随着掺杂量的增大剩余磁化2Mr先减小后增大，在x=0.75时达到最大约为0.57emu/g。Pr掺杂后样品的铁电性能得到了提高，且呈现出先增加后减小再增加的趋势，在x=0.45时达到最大，此时的2Pr为12.87μC/cm2。在BFCT-0.5样品中，A位Pr掺杂没有降低居里温度，反而有少许的增加。
(3)采用PLD方法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上沉积BFCT薄膜，不同温度不同氧压下(BFCT-1:720℃，30PaandBFCT-2:740℃，10Pa)制备不同取向的BFCT薄膜，在BFCT-1中最强的峰是(119)，说明是随机取向的，而BFCT-2的样品最强的峰是(0010)，显示其为高c取向。室温下，BFCT-1和BFCT-2薄膜都显示出典型的P-E回线和M-H回线，剩余极化强度2Pr分别为55.4μC/cm2、34.8μC/cm2，BFCT-2样品具有较强的磁性能，其饱和磁化强度为2Ms=1.05emu/cm3。BFCT-1样品也表现出很好的铁磁态，但其饱和磁化比BFCT-2样品要小，其值为2Ms=0.56emu/cm3。
(4)以苯乙烯为原料、过硫酸钾为引发剂，采用无皂乳液聚合法成功地制备出具有良好球形度的单分散聚苯乙烯微球。研究了在聚苯乙烯微球合成过程中单体浓度、引发剂浓度对粒径及分布的影响。实验结果表明，适当改变单体浓度、引发剂浓度可以得到不同粒径的聚苯乙烯微球，且微球单分散性良好。采用自组装技术组装单分散聚苯乙烯微球，获得了三维有序聚苯乙烯胶体晶体。最后用逐层沉积水解ZnO的方法制备了三维有序的ZnO薄膜。