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2.4.2 NH3·H2O/NH4HCO3共沉淀体系BFO前驱体合成 17
2.4.3. BFO前驱体粉体煅烧 18
2.5 测试方法 18
2.5.1 X 射线衍射仪(日本理学电机) 18
2.5.2 扫描电镜（SEM） 19
2.5.3 甲基橙可见光催化 19
3.1 NaOH共沉淀体系BFO粉体的合成与性能研究 20
3.1.1 溶液pH值对BFO粉体结构及粒度的影响 20
3.1.2 溶液pH值对BFO粉体光催化性能的影响 22
3.1.3 煅烧工艺对BFO粉体结构及粒度的影响 23
3.1.4 煅烧工艺对BFO粉体光催化性能的影响 26
3.2 NH3•H2O/NH4HCO3共沉淀体系BFO粉体的合成与性能研究 27
3.2.1 NH3•H2O/NH4HCO3比例对BFO粉体结构及粒度的影响 27
3.2.2 NH3•H2O/NH4CO3比例对BFO粉体光催化性能的影响 29
3.2.3 煅烧工艺对BFO粉体结构及形貌的影响 29
3.2.4 煅烧工艺对BFO粉体光催化性能的影响 32
4 实验结论 34
致 谢 35
参考文献 36
1 文献综述
1.1 单相BiFeO3材料
BiFeO3同时具有铁电性和反铁磁性，是一种典型的具有钙钦矿型结构的单相多铁性材料。并且具有高的反铁磁尼尔温度和铁电居里温度，引起了广泛的关注和研究[1]。但是,由于实验条件和BiFeO3本身结构所限，如图1.1所示。BiFeO3陶瓷只在较窄的温度范围存在,前期的工作大部分集中在制备纯相的BiFeO3粉体[2-4]。随着科学技术的迅速发展,近年来越来越多的工作开始集中在BiFeO3薄膜和BiFeO3纳米结构的研究上[5]。
图1.1 Bi2O3－Fe2O3系统相图
1969年，Michel等人利用x射线衍射(XRD)分析了BiFeO3单晶样品，采用中子衍射分析了单晶的粉末样品，确定了的晶体结构。他们的结果显示：BiFeO3并非理想的立方钙钛矿结构，而是具有菱形畸变的钙钛矿结构，空间群属于R3c。更多的研究也表明，这种菱形晶格结构是由BiFeO3单晶中的各原子沿[111]方向偏移造成的，所以BiFe03单晶的结构为斜方六面体型或者是菱方六面体型，其晶胞参数为a=b=c=5.63Å，α=β=γ=59.4°。BiFe03被认为具有8个结构相变，室温下的结构如图1.2所示。Wang等人测得其薄膜结构属于四方晶系，空间群属于P4mm群，且晶胞参数为a=3.935A，c/a=1.016。而块体BiFeO3陶瓷属于扭曲的钙钛矿结构，其晶胞参数为a=b=c=3.96A，a=89.4°。其空间结构由立方结构沿(111)方向拉伸而成，沿此方向Bi3+相对Fe-O八面体位移，使晶胞失去对称中心而产生极化[6]。
图1.2 (a)块体BiFeO3的结构,(b)BiFeO3薄膜的结构
1.2 BiFeO3的研究现状
由于硅基半导体存储密度潜力开发即将达到极限，摩尔定律在指导半导体工业发展后即将失效，人们迫切希望获得更高存储密度，更低功率损耗，更快操作速度的存储器件。相应的，较现在存储介质具有更高存储密度，更低功率损耗，更快操作速度的多铁性材料引起了研究人广泛的关注。其中BiFeO3(BFO)作为目前唯一发现在室温下同时具有铁电性、铁磁性的多铁材料，已经引起了研究人员的广泛关注[7]。其中制备高集成、高稳定长寿命的小尺寸器件结构尤为重要。