BiFeO_(3)多铁材料形貌与磁光性能调控研究

作     者：李增鹏 戴剑锋 成晨 冯伟 LI Zengpeng;DAI Jianfeng;CHENG Chen;FENG Wei

作者机构：兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室酒泉职业技术学院甘肃酒泉735000 兰州理工大学理学院兰州730050 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2022年第36卷第11期

页      面：47-53页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11664023) 甘肃省高等学校创新能力提升项目(2020B-375) 甘肃省青年科技基金项目(21JR7RF887) 陇原青年创新创业团队项目(2020RCXM125) 

主　　题：形貌 水热法 静电纺丝法 光催化 磁化强度 

摘      要：铋铁氧体(BiFeO_(3))是在室温下同时具有铁电和铁磁性质的多铁性材料,在微电子、自旋电子学及光降解污染物等领域具有广泛的应用。为了研究不同形貌和尺寸对BiFeO_(3)纳米材料磁光性能的影响,本工作采用静电纺丝法和水热法制备了BiFeO_(3)(BFO)纳米纤维和纳米颗粒,利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、物性测量系统、紫外-可见光谱仪以及多功能控温光化学反应仪对不同形貌、不同尺寸样品的物理和化学性质进行了表征。结果表明:与BiFeO_(3)纳米颗粒相比,BiFeO_(3)纳米纤维具有更小的晶粒尺寸(82~98 nm)和更大的比表面积,能够适度地增强剩余磁化强度(0.042 emu/g),使得BiFeO_(3)纳米纤维的长周期自旋调制的螺旋反铁磁有序结构被破坏,表面未饱和的自旋对纳米纤维总磁矩的贡献变大,且较小的纳米尺度间接提升非补偿表面自旋效应,增强了晶粒间的交换耦合作用。光催化结果显示:具有棒状结构的纳米纤维具有更小的带隙(1.98 eV)、更大的甲基橙(MO)降解率(约63%)以及更高的光催化速率常数(k=0.01161 min^(-1)),能够有效地阻碍光生电子-空穴对的复合,增强了电荷分离效率;同时,具有较大比表面积的纳米纤维使得光催化剂表面的羟基增加,加快了BiFeO_(3)纳米纤维羟基自由基的有效扩散,从而使染色剂分子更易接触催化剂表面区域,更易发生降解,从而具有更好的光催化性能。