[发明专利]一种水热法制备的花状BiFeO3

说明书

本发明一种水热法制备的花状BiFeO₃粉体及其制备方法，所述方法包括，步骤1按1:(1～1.1)摩尔比将Fe(NO₃)₃·9H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于硝酸，得到Fe³⁺浓度为0.13～0.17mol/L的母盐溶液；步骤2，用NaOH溶液调节母盐溶液的pH为11～13，得到含有棕红色沉淀的混合体系A；步骤3，洗涤混合体系A中的棕红色沉淀直到洗涤液呈中性后，过滤得到水热的前驱体粉体；步骤4，用NaOH溶液调节水热前驱体粉体的pH为12～13，得到混合体系B，混合体系B在180～200℃下进行水热反应8～16h后洗涤产物，至洗涤后的洗涤液呈中性，所得的产物烘干后得到花状BiFeO₃粉体。

技术领域

本发明涉及水热法制备粉体技术领域，具体为一种水热法制备的花状 BiFeO₃粉体及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展，器件的小型化和多功能化使得人们对集多种物现特性于一身的多功能材料研究的兴趣不断高涨，而多铁性材料就是一种材料中同时具有两种或两种以上初级铁性体的功能材料，其中所述的初级铁性体包括铁磁、铁电、铁旋和铁弹性等。近来年，在多铁材料的硏究中，人们大量关注于包含了铁磁性和铁电性两种初级铁性的材料，这种材料兼磁性有序和铁电有序，其中磁性有序包括铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性以及由反铁磁旋倾斜导致的弱铁磁性，那么，在外电场或外磁场的作用下，极化和磁化的方向都可以发生反转，同时于磁化矢量和极化矢量之间存在的相互耦合作用，使得外电场可以改变材料的磁化状态，同样外磁场也可以改变其极化状态，这就为新型旋于学器件的设计提供了一个新的自由度。

BiFeO₃是为数不多的能在室温下具有铁电/反铁磁性的单相铁电磁材料，其铁电相变的居里温度为1103K，反铁磁相变的尼尔温度为643K。目前，制备BiFeO₃粉体的方法在文献中报道的很多，例如高温固相法、溶胶-凝胶法和化学共沉淀法。上述方法往往很难得到纯相的BiFeO₃，特别是高温固相法，在烧结之后不仅需要借助硝酸去除Bi₂Fe₄O₉和Bi₂₅FeO₄₀等杂质相，使粉体表面粗糙，实验的可重复性也不好，而且合成温度较高，往往接近甚至高于居里温度和尼尔温度，最终影响材料的铁电性能和铁磁性能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水热法制备的花状 BiFeO₃粉体及其制备方法，工艺简单、成本低廉，反应周期短，重复性好，制备出的BiFeO₃粉体不仅粒径小而且分布范围窄。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种水热法制备花状BiFeO₃粉体的方法，包括如下步骤：

步骤1，配置溶液，按1:(1～1.1)的摩尔比将Fe(NO₃)₃·9H₂O和 Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于硝酸中，得到Fe³⁺浓度为0.13～0.17mol/L的母盐溶液；

步骤2，用NaOH溶液调节母盐溶液的pH为11～13，得到含有棕红色沉淀的混合体系A；

步骤3，洗涤混合体系A中的棕红色沉淀直到洗涤液呈中性后，过滤得到水热的前驱体粉体；

步骤4，用NaOH溶液调节水热前驱体粉体的pH为12～13，得到混合体系B，将混合体系B在180～200℃下进行水热反应8～16h后洗涤产物，至洗涤后的洗涤液呈中性，所得的产物烘干后得到花状BiFeO₃粉体。