铋铁系化合物的水热制备及性能表征

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1、中文摘要铋铁系化合物由于其特有的结构、性能及广阔的应用前景受到各方面的广泛关注。软铋矿Bi2，Fe040在光传导和光催化性能领域具有优良的应用前景；而钙钛矿结构的BiFe03在信息存储和传感器方面具有潜在的应用前景；另外，Bi2Fe409是一种在气敏及催化方面具有很好应用潜力的功能材料。目前国内外铋铁系化合物材料的制备条件都比较苛刻，反应条件需要精确控制，合成设备复杂。使用简单易控的水热法制备BiFe03，Bi2Fe409材料才刚刚开始，Bi25Fe040的水热制备研究未见报道，铋铁系化合物材料生长机理尚未深入研究。

2、本论文选择铋铁系化合物为研究对象，通过合成工艺条件的合理控制达到有目的地制备铋铁系化合物材料，实现对其结构性能的调控，主要研究内容和结果如下：分别以NaOH和KOH作为水热合成矿化剂，通过调节水热反应条件实现了一系列纯相铋铁系化合物材料的可控制备。铋铁系化合物的生长规律研究发现矿化剂浓度及反应物的溶解度对生成产物具有很大的影响。这是由于矿化剂浓度的变化会导致参与反应的离子团及其物质的量变化，从而生成不同化学计量比的铋铁系化合物。测试了系列铋铁化合物的性能，研究了化合物结构与性能的相关性。通过peakfit软件的拟合分

3、析发现，当KOH浓度由4．5M升高到12．0M的过程中，钙钛矿结构的BiFeO，物相存在一个由三方相向六方相相迁移的过程。不同物相结构的BiFeO，材料具有不同铁电、铁磁及介电性能。三方相的BiFeO，材料的铁电性能和磁性能都较六方相的BiFe03材料好，但三方相的BiFe03材料的介电谐振性能较六方相的BiFeO，材料差。通过性能测试发现Bi：5Fe040材料的禁带宽度约为2．15eV，在可见光范围内具有较强的光响应：研究发现择优生长的Bi2Fe409材料的介电性能较好，而铁电性能稍差。择优生长的Bi2Fe409材

4、料的变温磁性能测试表明其在240K温度以下为反铁磁材料。Bi2Fe409晶体生长机理的研究表明，这是一种层状结构的化合物，(00Z)面为原子密度最大面，晶体生长过程中为最稳定面，容易沿着此面择优生长，形成片状形貌。关键词：铋铁系化合物，可控水热制备，多铁性能，介电性能，生长机理AbstractBismuthferritehaveattractwidelyinterestingduetotheiruniquestructure，propertyandbroadforegroundinapplication．Sillen

5、itesBi25FeOa0exhibitsvariouspropertiesincludingphotorefractivity,+opticalactivity，photoconductivity，photochromic；PerovskitebismuthferritesBiFe03hassomepotentialapplicationsin’informationstorage，spintronics，andsensors；Otherwise，Bi2Fe409isallimportantfunctionalma

6、terialbecauseofitspotentialapplicationsassemiconductorgassensorandgoodcatalyst．Atpresent，itisverydifficulttogetthepurebismuthferriteusingthehydrothermalmethod．Thereactionisveryhardtocontrolbecausetheyrequiredextremelyrigoroussynthesisconditions．Ithasimperfectly

7、formedusinghydrothermalsynthesistogetthebismuthferrite．Therehasnoreportaboutthegrowthmechanism．Inthisdissertation，bismuthferritewerechosenastheobjectofstudy．Modemtestingmethodswereusedtostudythepreparation，structureandpropertiesofbismuthferritematerials，theappr

8、oachofpropertyadjustmentwasinvestigated．Theobtainedmainresultsareasfollows：Threekindsofbismuthferritehavebeencontroablepreparationviahydrothermalmethod，withNaOHandKOHasthemi