[发明专利]一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备铁磁性纯相BiFeO3纳米颗粒的方法

说明书

本发明涉及一种用聚酰胺‑胺树形分子为模板制备铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒的方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺‑胺（PAMAM）树形分子为模板，采用溶剂热法制得铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒。本发明采用了分散系数接近于1的球形聚酰胺‑胺树形分子为模板，制得的BiFeO₃纳米颗粒为钙钛矿结构，粒径小于10纳米，分散性好，饱和磁化强度可达24.6 emu/g，在可见光照射下具有高催化活性，可用作磁性回收可见光催化剂、电磁流变液材料、传感器和存储器材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒的方法，属材料制备技术领域。

背景技术

BiFeO₃是一种能带间隙大约为2.2eV的多铁性半导体材料，能够充分吸收利用可见光，在室温下具有铁电性和弱铁磁性，能够产生磁电耦合效应。铁酸铋的自旋磁矩为非公度正弦排列，是周期性调制结构，其磁结构的长周期为62nm，当铁酸铋的宏观尺寸大于这一长度时，各离子的磁性会互相抵消，在宏观上表现出的磁性很弱，因此想要得到具有较高磁性的铁酸铋，需要降低铁酸铋颗粒尺寸来破坏其螺旋磁结构，制备出尺寸减小至 62nm 以下纳米颗粒，以此来提高其铁磁性。

此外，BiFeO₃的形貌和微观结构对其光催化性能影响也很大，小尺寸的BiFeO₃纳米颗粒具有更大的比表面积，更强的量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，能表现出更强的光催化剂活性和铁磁性。因此，小尺寸的BiFeO₃纳米颗粒可望成为一种新型的可磁性回收的窄带隙可见光催化剂，在可见光催化领域具有广泛的应用前景。

目前，科技人员研究了用固相法、燃烧法、溶胶-凝胶法、液相烧结法、微乳液法、共沉淀法和水热法等方法来合成BiFeO₃材料，但要想制备出小尺寸的铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒仍然非常困难。聚酰胺-胺（PAMAM）树形分子具有单分散的球形分子结构，分子表面为密集的官能团，内部为纳米级空腔，在水和有机溶剂中均具有良好的溶解性能，在制备纳米颗粒时起到容器和载体的软模板作用，已经在制备纳米催化剂、检测试剂、生物医药制剂等高附加值产品上显示出了明显的性能优势，具有广阔的应用前景。为此，我们以PAMAM树形分子为模板，采用溶剂热法制备出直径在10 nm以下的铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒，在磁性回收可见光催化剂、电磁流变液材料、传感器和存储器材料等领域具有很强的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够制备出小尺寸的铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒的方法，其技术内容为：

一种用聚酰胺-胺树形分子为模板制备铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒的方法，其特征在于：以末端基团为酯基、羟基或羧基的聚酰胺-胺（PAMAM）树形分子为模板，采用溶剂热法制得铁磁性纯相BiFeO₃纳米颗粒。