多鐵性鐵酸鉍的合成與改性.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵酸鉍(BiFeO3)作為一種典型的單相多鐵性材料，其在室溫下可以同時(shí)呈現(xiàn)出鐵電性與磁性。這種多鐵性材料在磁存儲(chǔ)介質(zhì)方面有著極其重要的應(yīng)用前景，能夠成為集鐵電材料和磁性材料于一身的新型記憶材料，并且其電性能與磁性能參數(shù)的耦合在基礎(chǔ)物理方面也具有極其重要的意義。
　　本文針對鐵酸鉍納米粉體制備、Sr2+與Nd3+離子摻雜、CuCa3Ti4O12摻雜進(jìn)行了系統(tǒng)地研究與分析，并對制備的鐵酸鉍材料的性能進(jìn)行表征，研究的主要結(jié)論

2、如下：
　　(1)結(jié)合超聲化學(xué)法與自蔓延法，制備出納米級鐵酸鉍粉體。X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)表明，制備出的粉體是含有少量雜相的納米級鐵酸鉍；利用透射電鏡與粒徑分析儀對制備出的粉體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)超聲可以有效地減少納米顆粒的半徑；鐵磁性分析表明，制備出的鐵酸鉍呈現(xiàn)反鐵磁性，由于顆粒半徑的減少，打亂了原有的自旋結(jié)構(gòu)分布，使得磁性能釋放出來；紫外光度分析儀分析表明，制備出的鐵酸鉍具有較小的能帶和優(yōu)良的光催化使用前景；由于超聲自蔓延法可以減

3、小粒徑大小，增加顆粒表面孔洞，在光降解實(shí)驗(yàn)中，能夠參與到反應(yīng)的活性空位增多，有利于顆粒對甲基橙的吸附，進(jìn)而提高了光催化性能。
　　(2)將 Sr2+與 Nd3+離子摻入到納米鐵酸鉍晶格中，通過 XRD分析，發(fā)現(xiàn)離子的摻雜可以有效抑制雜相的生成，并且隨著摻雜量的增加，晶格結(jié)構(gòu)由菱方相轉(zhuǎn)變成偽正方相，同時(shí)，離子摻入后能夠減小晶粒的尺寸；相對于在宏觀尺寸下的鐵酸鉍，摻雜量在較少的情況下可以引起相轉(zhuǎn)變的提前發(fā)生；由于摻雜的作用，Sr2+與

4、Nd3+離子都可以提高鐵酸鉍整體的磁性能，其原因主要是摻雜元素可以使自旋結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜；另一方面磁性能也隨著納米粒徑的減小而得到提升。
　　(3)引入具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的CuCa3Ti4O12摻入到鐵酸鉍中，通過XRD分析，隨著摻雜量的增加，雜相減少，當(dāng)摻雜量達(dá)到20mol%，雜相基本消失，晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成偽正方相結(jié)構(gòu)；阻抗分析表明，CuCa3Ti4O12的加入可以提高鐵酸鉍的晶界電阻，增加其活化能，降低了缺陷含量，抑制載流子的運(yùn)動(dòng)；介電