微波水熱法制備BiFeO3粉體及其陶瓷多鐵性研究

微波水熱法制備BiFeO3粉體及其陶瓷多鐵性研究微波水熱法制備BiFeO3粉體及其陶瓷多鐵性研究

摘要：本研究使用微波水熱法制備了BiFeO3（BFO）粉體，并對(duì)其陶瓷多鐵性進(jìn)行了研究。通過(guò)改變反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，得到了不同晶相和形貌的BFO粉體。利用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)BFO粉體進(jìn)行表征。表征結(jié)果顯示，通過(guò)微波水熱法制備的BFO粉體具有均勻的粒徑分布和較好的結(jié)晶性。同時(shí)，使用外加磁場(chǎng)測(cè)試了BFO陶瓷的鐵電性和磁性，并對(duì)其多鐵性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，微波水熱法制備的BFO陶瓷具有良好的鐵電和磁性，展現(xiàn)出明顯的多鐵性能。

關(guān)鍵詞：微波水熱法；BiFeO3；陶瓷多鐵性

1.引言

多鐵材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在多領(lǐng)域應(yīng)用中顯示出潛在的巨大價(jià)值。BiFeO3（BFO）作為一種典型的多鐵材料，其鐵電性和磁性的協(xié)同效應(yīng)使得其具備了多種應(yīng)用潛力，如非易失存儲(chǔ)器、傳感器、能量轉(zhuǎn)換器件等。然而，制備高質(zhì)量的BFO粉體和陶瓷材料一直是限制其應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)中，我們采用了微波水熱法制備BFO粉體。首先，將Bi(NO3)3·5H2O和Fe(NO3)3·9H2O溶解在去離子水中，形成金屬離子溶液。然后，將溶液轉(zhuǎn)移到微波水熱反應(yīng)器中，在不同溫度和時(shí)間下進(jìn)行水熱反應(yīng)。反應(yīng)完成后，將沉淀進(jìn)行洗滌、干燥和煅燒處理得到BFO粉體。最后，使用磁強(qiáng)計(jì)和外加磁場(chǎng)測(cè)試了BFO陶瓷的鐵電性和磁性，并通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)陶瓷樣品的形貌進(jìn)行表征。

3.結(jié)果與討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們成功地制備了不同形貌和晶相的BFO粉體。XRD結(jié)果顯示，當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃時(shí)，得到了單相純凈的BFO晶體。而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)時(shí)，BFO粉體的結(jié)晶度和顆粒大小明顯增加。SEM和TEM表征結(jié)果顯示，通過(guò)微波水熱法制備的BFO粉體呈現(xiàn)出均勻的粒徑分布和較好的顆粒形貌，具有良好的結(jié)晶性。

然后，我們研究了BFO陶瓷的鐵電性和磁性。外加磁場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，BFO陶瓷在施加磁場(chǎng)后表現(xiàn)出明顯的磁化行為，具有較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度。此外，BFO陶瓷也表現(xiàn)出良好的鐵電性，展現(xiàn)出明顯的鐵電Hysteresis回線。

4.結(jié)論

本研究使用微波水熱法成功制備了BFO粉體，并對(duì)其陶瓷多鐵性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波水熱法制備的BFO粉體具有良好的結(jié)晶性、均勻的粒徑分布和良好的形貌。同時(shí)，BFO陶瓷展現(xiàn)出明顯的鐵電性和磁性，具有良好的多鐵性能。本研究為BFO材料的制備和應(yīng)用提供了新的思路和方法。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們成功地制備了具有不同形貌和晶相的BFO粉體。我們發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)溫度為180℃和反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)時(shí)，BFO粉體的結(jié)晶度和顆粒大小明顯增加。通過(guò)SEM和TEM的表征結(jié)果顯示，我們制備的BFO粉體具有均勻的粒徑分布和良好的顆粒形貌，具有良好的結(jié)晶性。此外，我們研究了BFO陶瓷的鐵電性和磁性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，BFO陶瓷在施加磁場(chǎng)后表現(xiàn)出明顯的磁化行為，并具有較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度。此外，BFO陶瓷還展現(xiàn)出良好的鐵電性，表現(xiàn)出明顯的鐵電H