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用水热法在碱性介质中合成了多种形貌的铁酸铋纳米结构。单相多铁性BiFeO<,3>纳米结构包括纳米颗粒、纳米柱状晶、纳米棒、纳米线、纳米纺锤体、纳米片等,多相铁酸铋纳米结构包括纳米砖、纳米链等。
单晶纳米颗粒直径约100 nm,其在室温和低温下都表现出弱铁磁性,且随温度的降低弱铁磁性增强;紫外可见吸收光谱表明,其吸收边在620 nm,对应其能隙为2.0 eV。
单晶纳米柱状晶形貌规则,棱角清晰。其在室温下表现出顺磁性,在低温(10 K)下表现出反铁磁特性;紫外可见吸收光谱表明,其吸收边在680 nm,对应其能隙为1.9 eV。由纳米颗粒到纳米柱状晶,尺寸的变大导致吸收边发生明显的红移。
纳米棒长在几百纳米,直径约 10 nm。纳米棒经过特定的工艺能够形成直径在100nm,长几个μm沿[110]方向生长的纳米线。纳米纺锤体长约500 nm,厚约100 nm。单个纳米线也为单晶。
在不同的表面活性剂下合成出了尺寸约5 300~500 nm的单相Bi<,2>Fe<,4>O<,9>纳米方片,纳米方片呈规则的平行四边形,邻边互成90°,两边分别躺在(110)和(110),纳米方片表面为(001)。单相纳米片的带隙约在1.9 eV。
含有Bi<,25>FeO<,40>相和BiFeO<,3>相的含铋铁氧体纳米链在室温和低温下表现出明显的铁磁性,且低温时磁性比室温下要强。多相的Bi<,25>FeO<,40>和BiFeO<,3>纳米链对外显示出高于单相BiFeO<,3>纳米材料两个数量级的磁化强度。