[发明专利]铁酸镧掺杂改性的钛酸铋单晶纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铁酸镧掺杂改性的钛酸铋单晶纳米片及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按化学计量比称量硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁和钛酸丁酯；(2)将步骤(1)称取的硝酸铋、硝酸镧和硝酸铁溶于水得溶液，向所得溶液中加入钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌使之混合均匀得溶液A；(3)NaOH溶于水中得溶液B，溶液B加入溶液A，搅拌待反应完全后得到黄色的悬浊液前驱体；(4)将悬浊液前驱体转移到水热反应釜中，将反应釜放入烘箱内，密闭，在200～220℃进行水热处理72～96h，反应后产物经后续处理得目标产物。该方法制备过程简单、环境友好、成本低，可实现高效率规模化合成生产，由该方法制得的单晶纳米片自组装成花朵状且具有很好的光吸收性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及铁酸镧掺杂改性的钛酸铋单晶纳米片及其制备方法。

背景技术

含Bi层状钙钛矿型铁电材料是一类重要的功能材料，1949年Aurivillius首次报道了系列含铋层状钙钛矿型铁电体，其居里温度高，自发极化大等优点，在无挥发铁电存储器、光催化及光电转换等方面有诱人的应用前景，受到材料科学家的广泛关注。目前，已报道的含Bi层状钙钛矿型化合物的数目已超过50种，其中半数以上具有铁电性。其中，Bi₄Ti₃O₁₂是一种典型的铋系层状钙钛矿材料，其由三层伪钙钛矿层和(Bi₂O₂)²⁺沿c轴方向交替堆垛而成。Bi₄Ti₃O₁₂的居里温度为675℃铁电相时其自发极化值可达50μC/cm²，在信息储存、环境净化、光电转换等方面有广阔应用前景。近年来，室温多铁材料受到材料科学家的广泛关注，在铁电母体中插入磁性基团是获得多铁材料的有效途径。Bi₄Ti₃O₁₂是理想的铁电母体，在Bi₄Ti₃O₁₂的晶格中插入LaFeO₃磁性单元后，如期获得了Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃室温多铁材料，在多态信息存储、环境净化、光电转换等方面有潜在的应用。目前，已有关于溶胶凝胶法制备Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃薄膜、固相反应法烧结该陶瓷的研究报道，但是，Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃单晶纳米片的制备过程较复杂，合成条件较苛刻，不适宜工业规模化生产，且现有合成方法制备的材料尺度大，形貌不规则，导致其光电化学性能受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供铁酸镧掺杂改性的钛酸铋单晶纳米片及其制备方法，该制备方法的制备过程简单、环境友好、合成成本低，能够实现高效率规模化合成生产Bi₄Ti₃O₁₂-xLaFeO₃单晶纳米片，由该方法制得的单晶纳米片自组装成花朵状且具有很好的光吸收性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种铁酸镧掺杂改性的钛酸铋单晶纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)按Bi₄Ti₃O₁₂-xLaFeO₃中Bi、La、Fe和Ti的化学计量比称量硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁和钛酸丁酯；

(2)将步骤(1)称取的硝酸铋、硝酸镧和硝酸铁混合溶于水中得溶液，向所得溶液中加入步骤(1)称取的钛酸丁酯的无水乙醇溶液，搅拌使之混合均匀得溶液A；

(3)以NaOH为沉淀剂和水环境调节剂，NaOH溶于水中得溶液B，溶液B加入溶液A，搅拌待反应完全后得到黄色的悬浊液前驱体；