鉍鐵系化合物的水熱制備及性能表征.pdf

1、鉍鐵系化合物由于其特有的結(jié)構(gòu)、性能及廣闊的應(yīng)用前景受到各方面的廣泛關(guān)注。軟鉍礦Bi25FeO40在光傳導(dǎo)和光催化性能領(lǐng)域具有優(yōu)良的應(yīng)用前景；而鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BiFeO3在信息存儲和傳感器方面具有潛在的應(yīng)用前景；另外，Bi2Fe4O9是一種在氣敏及催化方面具有很好應(yīng)用潛力的功能材料。目前國內(nèi)外鉍鐵系化合物材料的制備條件都比較苛刻，反應(yīng)條件需要精確控制，合成設(shè)備復(fù)雜。使用簡單易控的水熱法制備BiFeO3，Bi2Fe4O9材料才剛剛開始，Bi2

2、5FeO40的水熱制備研究未見報道，鉍鐵系化合物材料生長機理尚未深入研究。本文選擇鉍鐵系化合物為研究對象，通過合成工藝條件的合理控制達(dá)到有目的地制備鉍鐵系化合物材料，實現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)性能的調(diào)控，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： ⑴分別以NaOH和KOH作為水熱合成礦化劑，通過調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)條件實現(xiàn)了一系列純相鉍鐵系化合物材料的可控制備。鉍鐵系化合物的生長規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)礦化劑濃度及反應(yīng)物的溶解度對生成產(chǎn)物具有很大的影響。這是由于礦化劑濃度的變化會

3、導(dǎo)致參與反應(yīng)的離子團(tuán)及其物質(zhì)的量變化，從而生成不同化學(xué)計量比的鉍鐵系化合物。 ⑵測試了系列鉍鐵化合物的性能，研究了化合物結(jié)構(gòu)與性能的相關(guān)性。通過peakfit軟件的擬合分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)KOH濃度由4.5 M升高到12.0M的過程中，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BiFeO3物相存在一個由三方相向六方相相遷移的過程。不同物相結(jié)構(gòu)的BiFeO3材料具有不同鐵電、鐵磁及介電性能。三方相的BiFeO3材料的鐵電性能和磁性能都較六方相的BiFeO3材料好，但三

4、方相的BiFeO3材料的介電諧振性能較六方相的BiFeO3材料差。 ⑶通過性能測試發(fā)現(xiàn)Bi25FeO40材料的禁帶寬度約為2.15 ev，在可見光范圍內(nèi)具有較強的光響應(yīng)；研究發(fā)現(xiàn)擇優(yōu)生長的Bi2Fe4O9材料的介電性能較好，而鐵電性能稍差。擇優(yōu)生長的Bi2Fe4O9材料的變溫磁性能測試表明其在240 K溫度以下為反鐵磁材料。Bi2Fe4O9晶體生長機理的研究表明，這是一種層狀結(jié)構(gòu)的化合物，（00l）面為原子密度最大面，晶體生長過