[發明專利]鐵酸鑭摻雜改性的鈦酸鉍單晶納米片及其制備方法

有效

• 申請號: 201811020647.5
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN108975397B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 葉萬能;張仁杰;吳新燕;張永成;邵渭泉;陳志勇
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00;C01G49/00
• 代理公司: 青島申達知識產權代理有限公司 37243
• 代理人: 霍本俊

本發明公開了一種鐵酸鑭摻雜改性的鈦酸鉍單晶納米片及其制備方法，該方法包括以下步驟：(1)按化學計量比稱量硝酸鉍、硝酸鑭、硝酸鐵和鈦酸丁酯；(2)將步驟(1)稱取的硝酸鉍、硝酸鑭和硝酸鐵溶于水得溶液，向所得溶液中加入鈦酸丁酯的無水乙醇溶液，攪拌使之混合均勻得溶液A；(3)NaOH溶于水中得溶液B，溶液B加入溶液A，攪拌待反應完全后得到黃色的懸濁液前驅體；(4)將懸濁液前驅體轉移到水熱反應釜中，將反應釜放入烘箱內，密閉，在200～220℃進行水熱處理72～96h，反應后產物經后續處理得目標產物。該方法制備過程簡單、環境友好、成本低，可實現高效率規模化合成生產，由該方法制得的單晶納米片自組裝成花朵狀且具有很好的光吸收性能。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，具體涉及鐵酸鑭摻雜改性的鈦酸鉍單晶納米片及其制備方法。

背景技術

含Bi層狀鈣鈦礦型鐵電材料是一類重要的功能材料，1949年Aurivillius首次報道了系列含鉍層狀鈣鈦礦型鐵電體，其居里溫度高，自發極化大等優點，在無揮發鐵電存儲器、光催化及光電轉換等方面有誘人的應用前景，受到材料科學家的廣泛關注。目前，已報道的含Bi層狀鈣鈦礦型化合物的數目已超過50種，其中半數以上具有鐵電性。其中，Bi₄Ti₃O₁₂是一種典型的鉍系層狀鈣鈦礦材料，其由三層偽鈣鈦礦層和(Bi₂O₂)²⁺沿c軸方向交替堆垛而成。Bi₄Ti₃O₁₂的居里溫度為675℃鐵電相時其自發極化值可達50μC/cm²，在信息儲存、環境凈化、光電轉換等方面有廣闊應用前景。近年來，室溫多鐵材料受到材料科學家的廣泛關注，在鐵電母體中插入磁性基團是獲得多鐵材料的有效途徑。Bi₄Ti₃O₁₂是理想的鐵電母體，在Bi₄Ti₃O₁₂的晶格中插入LaFeO₃磁性單元后，如期獲得了Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃室溫多鐵材料，在多態信息存儲、環境凈化、光電轉換等方面有潛在的應用。目前，已有關于溶膠凝膠法制備Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃薄膜、固相反應法燒結該陶瓷的研究報道，但是，Bi₄Ti₃O₁₂-LaFeO₃單晶納米片的制備過程較復雜，合成條件較苛刻，不適宜工業規模化生產，且現有合成方法制備的材料尺度大，形貌不規則，導致其光電化學性能受到影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術不足，提供鐵酸鑭摻雜改性的鈦酸鉍單晶納米片及其制備方法，該制備方法的制備過程簡單、環境友好、合成成本低，能夠實現高效率規模化合成生產Bi₄Ti₃O₁₂-xLaFeO₃單晶納米片，由該方法制得的單晶納米片自組裝成花朵狀且具有很好的光吸收性能。

為了解決上述問題，本發明提供了一種鐵酸鑭摻雜改性的鈦酸鉍單晶納米片的制備方法，包括以下步驟：

(1)按Bi₄Ti₃O₁₂-xLaFeO₃中Bi、La、Fe和Ti的化學計量比稱量硝酸鉍、硝酸鑭、硝酸鐵和鈦酸丁酯；

(2)將步驟(1)稱取的硝酸鉍、硝酸鑭和硝酸鐵混合溶于水中得溶液，向所得溶液中加入步驟(1)稱取的鈦酸丁酯的無水乙醇溶液，攪拌使之混合均勻得溶液A；

(3)以NaOH為沉淀劑和水環境調節劑，NaOH溶于水中得溶液B，溶液B加入溶液A，攪拌待反應完全后得到黃色的懸濁液前驅體；