BiFeO3及Bi2Fe4O9納米材料的控制制備及性能研究.pdf

1、BiFeO3是已知的唯一一種室溫下具有鐵電和鐵磁性的多鐵材料，是一種潛在的鐵電存儲材料。然而由于實驗上制備出的BiFeO3往往存在著缺陷，漏電流較大，且其鐵磁性比較弱，限制了其存儲性能的發(fā)揮和應(yīng)用?；谏鲜鲈?，目前有關(guān)BiFeO3的研究大都集中在通過減小漏電流來提高其鐵電性能或者通過摻雜等手段來提高其鐵磁性能等方面。BiFeO3除具有多鐵性質(zhì)外，還具有半導(dǎo)體性能。然到目前為止，關(guān)于其半導(dǎo)體性能的開發(fā)和應(yīng)用研究十分有限，有待進一步拓展。

2、本文從BiFeO3的鐵電性和半導(dǎo)體性質(zhì)出發(fā)，利用其半導(dǎo)體性質(zhì)和自發(fā)極化現(xiàn)象以及自身缺陷研究制備出具有良好的氣敏傳感特性的BiFeO3納米片傳感器。同時，對于BiFeO3制備過程中最常見的伴生雜相Bi2Fe4O9，也針對性地進行了控制制備研究，并研究和分析了兩種不同取向生長的Bi2Fe4O9低維晶體的光催化性能。主要研究結(jié)果如下:
　　1.通過溶劑熱方法制備出了具有Fe2+缺陷的六方相BiFeO3納米片，并研究了其氣敏性能。X-射線

3、衍射(XRD)分析和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察結(jié)果顯示，所制備的六方相BiFeO3樣品為納米片，其厚度約為50 nm左右，該結(jié)構(gòu)顯示其具有較大的比表面積。X-射線電子能譜(XPS)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)該樣品中具有大量的Fe2+空位，而Fe2+缺陷在此樣品中為受主型雜質(zhì)，該結(jié)果可由電子順磁共振(EPR)測定并由氣敏響應(yīng)信號來佐證。氣敏性能測試實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該樣品對痕量異丙醇有著很好的響應(yīng)，其探測極限可以達到5 ppb數(shù)量級。機理研究顯示，鐵電性

4、的BiFeO3納米片中的自發(fā)極化和內(nèi)建電場以及Fe2+缺陷有利于提高其氣敏探測性能，該研究豐富了潛在高性能氣敏傳感器的制備途徑。
　　2.通過溶劑熱方法控制制備出正交結(jié)構(gòu)的Bi2Fe4O9納米片和微米棒晶體，并探討和分析了其光催化降解亞甲基藍的性能。在溶劑熱反應(yīng)體系中，通過調(diào)控反應(yīng)條件控制制備出了具有不同取向的Bi2Fe4O9納米片和微米棒。XRD測試分析表明，所制備的納米片以暴露{100}晶面為主，而微米棒以暴露{110}晶面為