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(chǔ)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(guó)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(jiǎn)單易控的水熱法制備BiFeO3，Bi2Fe4O9材料才剛剛開(kāi)始，Bi2

2、5FeO40的水熱制備研究未見(jiàn)報(bào)道，鉍鐵系化合物材料生長(zhǎng)機(jī)理尚未深入研究。本文選擇鉍鐵系化合物為研究對(duì)象，通過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)性能的調(diào)控，主要研究?jī)?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(guò)調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)條件實(shí)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(zhǎng)規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)礦化劑濃度及反應(yīng)物的溶解度對(duì)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(huì)

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(jì)量比的鉍鐵系化合物。 ⑵測(cè)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(guò)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(guò)程中，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BiFeO3物相存在一個(gè)由三方相向六方相相遷移的過(guò)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(guò)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)Bi25FeO40材料的禁帶寬度約為2.15 ev，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的光響應(yīng)；研究發(fā)現(xiàn)擇優(yōu)生長(zhǎng)的Bi2Fe4O9材料的介電性能較好，而鐵電性能稍差。擇優(yōu)生長(zhǎng)的Bi2Fe4O9材料的變溫磁性能測(cè)試表明其在240 K溫度以下為反鐵磁材料。Bi2Fe4O9晶體生長(zhǎng)機(jī)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(zhǎng)過(guò)