钒酸铋光催化复合材料的制备及对大肠杆菌灭活性能研究 近年来,相对于其他抗菌方法光催化抗菌具有的独特优势,使其受到了很多人的青睐。而钒酸铋（BiVO4）是一种性能较好的光催化剂,有良好的可见光响应活性和催化性能。 本文以钒酸铋（BiVO4）为主线,通过非金属硼（B）掺杂、贵金属（Ag）负载以及与g-C3N4复合等催化剂改性方法来设计合成复合材料,提高催化剂的催化活性。本论文针对以上复合催化剂的性能进行了系统的研究,主要内容如下:1.通过简单的水热法一步合成硼原子（B）掺杂钒酸铋（BiVO4）复合催化剂。 由于B本身具有缺电子特性,所以B的掺杂很好的降低了BiVO4的电子-空穴的复合几率。通过XRD、TEM、SEM等一系列表征手段对其晶相结构以及形貌进行了研究。 通过在LED白光下对大肠杆菌（E.coli）GB 8099的灭活评估了催化剂的光催化性能。理论计算进一步证明了B的掺杂可以抑制光生电子与空穴的复合,提高BiVO4的催化活性。 B的掺杂使BiVO4的抗菌活性由惰性转变为高活性,在60 min 致使1x106 CFU/mL大肠杆菌（E.coli）GB 8099完全灭活。2.通过水热法进一步调节pH值成功制备了不同晶相的钒酸铋（BiVO4）晶体。 然后通过光沉积法进一步成功制备了不同比例银负载的BiVO4复合催化剂。瞬态吸收光谱表征、表面光电压测试等结果表明 Ag/tz-BiVO4具有很好的光催化性能,银单质的负载会让
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 学士学位论文（设计）论文题目：钼酸铋光催化剂的制备及其光催化性能研究 院名：材料科学与工程学院专业：无机非金属材料工程班级：无机091 学号： 0990244229 作者：王玉龙指导教师：侯林瑞 2013年06月20日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书 课题名称钼酸铋光催化剂的制备及其光催化性能 研究 学院材料科学与工程学院 专业班级无机091 姓名王玉龙 学号099024229 毕业设计（论文）的主要内容: 近几年，光催化已经成为光化学反应的一个前沿领域，在处理各种生物难降解有机废水方面有很广阔的应用前景。如何制备能响应于太阳光的光催化剂和如何推广其实际应用成为了当今光催化研究的主攻方向。本文，以硝酸铋和钼酸钠为原料制备钼酸铋光催化剂，以亚甲基蓝染料溶液模拟染料废水，研究钼酸铋光催化剂对染料废水的催化降解效果。并研究了催化剂量对其光催化降解效果的影响。 指导教师签字：
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 钼酸铋光催化剂的制备及其光催化性能研究 摘要 近几年，光催化已经成为光化学反应的一个前沿领域，在处理各种生物难降解有机废水方面有很广阔的应用前景。如何制备能响应于太阳光的光催化剂和如何推广其实际应用成为了当今光催化研究的主攻方向。当前研究主要集中在以下两个方面：一、探索高比表面积光催化材料的合成方法，提高光催化剂对废水中污染物的吸附能力，从而提高光催化材料对废水中污染物的光催化降解能力。二、选择合适的且能响应于太阳光的光催化材料，为光催化氧化的实际应用化提供可能。 本论文采用固相法制备了Bi20MoO33光催化材料，并通过XRD，SEM和UV-Vis 等测试手段对该光催化剂进行了表征。结果表明，用该法制备的Bi20MoO33光催化剂在紫外和可见光区均有较强的光吸收性能。以亚甲基兰作为被降解物质，在太阳光照射下来研究其光催化活性，发现Bi20MoO33对亚甲基兰有较强的降解作用，8 h亚甲基兰降解率达到84%。 关键词: 光催化氧化法; 钼酸铋; 光催化剂; 亚甲基蓝
[Article] https://www.doczj.com/doc/4012174436.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.-Chim.Sin.2012,28(12),2917-2923 December Received:July 19,2012;Revised:September 3,2012;Published on Web:September 3,2012? Corresponding author.Email:long_mc@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,;Tel:+86-21-54747354. The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20907031).国家自然科学基金(20907031)资助项目 ?Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica doi:10.3866/PKU.WHXB 201209032 盐酸溶液处理钒酸铋增强可见光催化活性及其机理 龙明策* 万 磊 曾 曾 刘伊依 陈渊源 (上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240) 摘要: 采用盐酸水溶液处理BiVO 4的方法获得增强的光催化活性.在0.1mol ·L -1酸溶液中浸渍反应6h, BiVO 4的可见光催化降解苯酚的活性提高了3.5倍.采用X 射线衍射(XRD),扫描电镜(TEM)和漫反射光谱(DRS)等表征手段研究处理后样品的晶相组成和表面形貌,结合不同酸和氯化物处理的对照实验,结果表明,在H +和Cl -的协同作用下,BiVO 4表面部分溶出并以BiOCl 沉积,形成了表面具有凹陷沟壑的BiVO 4颗粒与片状结构BiOCl 的复合物.采用悬浮液光电压法测定BiOCl 平带电位,通过BiVO 4和BiOCl 的能带分析及其混合颗粒的光催化活性测试,确证二者间不存在颗粒间电子转移效应.增强的光催化活性主要归因于BiVO 4表面形成了有助于光生电荷迁移的凹凸不平结构.这种表面处理方法有望成为一种增强半导体化合物光催化活性的有效途径.关键词: 光催化;BiVO 4;BiOCl; 异质结;表面纳米结构;可见光活性;苯酚降解 中图分类号: O643 Enhanced Visible Light Activity of BiVO 4by Treating in HCl Aqueous Solution and Its Mechanism LONG Ming-Ce * WAN Lei ZENG Ceng LIU Yi-Yi CHEN Yuan-Yuan (School of Environmental Science and Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,P .R.China )Abstract:Enhanced photocatalytic activity of BiVO 4has been achieved by immersing in HCl aqueous solution.After treated for 6h in 0.1mol ·L -1HCl solution,the visible light activity of BiVO 4for phenol degradation increased by 3.5times.X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),and diffuse reflectance spectroscopy (DRS)were carried out to analyze the crystal components and surface morphology of the treated https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,parison of samples treated in different acids and chlorides indicated that with the appropriate concentrations of H +and Cl -ions,BiVO 4partially dissolved,was deposited as BiOCl,and finally a composite of flaked BiOCl and micro-particles of BiVO 4with pits formed over the surface.The flatband potential of BiOCl was measured by a slurry method.According to the results of energy band analyses and photocatalytic activity tests of mixed BiVO 4and BiOCl particles,there is no interparticle electron transfer effect between them.Therefore,the mechanism of the enhanced photocatalytic performance of the treated BiVO 4can be attributed to the unevenness of the surface,which can facilitate photogenerated charge separation.This type of surface treatment method could be developed into an effective method for preparing photocatalysts with enhanced photocatalytic performance.Key Words:Photocatalysis; Bismuth vanadate; Bismuth oxychloride;Heterojunction;Surface nanostructure; Visible light activity;Phenol degradation 2917
Leakage mechanisms in BiFeO3 thin films Gary W. Pabst, Lane W. Martin, Ying-Hao Chu, and R. Ramesh Citation: Appl. Phys. Lett. 90, 072902 (2007); doi: 10.1063/1.2535663 View online: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/10.1063/1.2535663 View Table of Contents: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/resource/1/APPLAB/v90/i7 Published by the American Institute of Physics. Related Articles Large photoinduced conductivity reduction in thin films of metallic ferromagnetic manganites Appl. Phys. Lett. 99, 222507 (2011) Temperature-dependent leakage current behavior of epitaxial Bi0.5Na0.5TiO3-based thin films made by pulsed laser deposition J. Appl. Phys. 110, 103710 (2011) Probing the metal-insulator transition of NdNiO3 by electrostatic doping Appl. Phys. Lett. 99, 192107 (2011) Evidence of interface conversion and electrical characteristics improvement of ultra-thin HfTiO films upon rapid thermal annealing Appl. Phys. Lett. 99, 182904 (2011) Examination of insulator regime conduction mechanisms in epitaxial and polycrystalline SmNiO3 thin films J. Appl. Phys. 110, 094102 (2011) Additional information on Appl. Phys. Lett. Journal Homepage: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/ Journal Information: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/about/about_the_journal Top downloads: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/features/most_downloaded Information for Authors: https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/authors
论坛/ Forum 文|刘超君 徐悦华 李 鑫 光 催化反应利用半导体光催化剂在光照下产生光生电子和空穴，进一步引发一系列的氧化 和还原反应，具有节能和环境友好等优点，在降解有机污染物、选择性氧化反应等方面有很广阔的应用前景。TiO 2以其无毒、化学稳定性好、氧化能力强、无二次污染等优点成为理想的光催化剂，但其禁带宽度3.2eV，仅能吸收波长小于387nm 的紫外光，在太阳光谱中仅占4%~6%，太阳光利用率低。为了有效地利用太阳光，寻求廉价、环境友好并具有高活性的可见光光催化剂将是光催化技术进一步走向实用化的必然趋势。目前在这方面的研究工作主要集中于两个方向，一是对TiO 2进行掺杂改性以改善其光催化活性；二是开发非二氧化钛光催化剂，使其能被可见光激发，且具有高的光催化活性，提高太阳光的利用率。因此，含铋化合物光催化剂正是在这样的背景下被研究开发，并取得了一系列重大成果。 氧化铋催化剂 Bi 2O 3具有很多的优良特性，比如：有很大的禁带宽度变化（2~3.96eV），这是由于Bi 2O 3有5种不同的晶体结构，它的电导率变化范围可以超过5个数量级；有很高的折射率和介电常数，除此以外还有好的光导性。Bi 2O 3粉体同TiO 2类似，当受到能量大于其带隙的光照射时， 会产生导带电子和价带空穴。 近年来，有报道用多元醇介质法和氨水沉淀法制备的Bi 2O 3纳米粒子的光催化活性均高于商品Bi 2O 3纳米粒子。 Zhang 等 [1] 在超声波的作用下合成粒径为40~100nm 的Bi 2O 3光催化剂，在可见光照射下（λ>400nm），100min 后甲基橙的降解率为86%，比微米级的Bi 2O 3和TiO 2（P25）两者的催化性能都要好。He 等采用溶胶-凝胶法合成Bi 2O 3，不同的温度下得到正方晶型和单斜晶型的Bi 2O 3，实验结果表明在550℃的煅烧温度下得到的四方晶型氧化铋的催化性能最好，3.5h 后罗丹明B 完全分解。 因单独使用Bi 2O 3的催化效果不理想，所以研究者很少单独利用Bi 2O 3作为催化剂，一般都是Bi 2O 3与其它化合物复合。如用溶胶-凝胶法制备的Bi 2O 3-TiO 2复合薄膜，在太阳光下，Bi 2O 3-TiO 2复合薄膜光催化降解活性艳红X-3B 的活性高于纯TiO 2。 卤化氧铋光催化剂 卤化氧铋（BiOX，X=F、Cl、Br、I）是一种新型的半导体材料，其具有独特的电子结构、良好的光性能和催化性能，因此卤化氧铋成为光催化剂研究的一个新方向。 黄富强课题组用水解方法合成了BiOCl 粉末，BiOCl 是第一种被用为光催化剂的卤氧化物，循环3次降解甲基橙溶液的实验结果表明，每次其光催化性能都优于P25。该课题组又用 软化学方法合成了xBiOB-(1-x)BiOI、xBiOP(1-x)-BiOCl 等化合物，实验证明它们都具有很高的催化活性，都能很好地响应可见光。Meng 等[2]用水热法合成片状的BiOBr 光催化剂，pH 为4.5时，在可见光照射下，120min 甲基橙的降解率达到96%，这表明BiOBr 具有很高的光催化性能。而且循环5次降解，BiOBr 仍稳定且活性不变。 铋的含氧酸盐光催化剂 1. 钛酸铋光催化剂 周静涛课题组在研究Bi 掺杂改性TiO 2时偶然发现，钛酸铋具有较高的光催化性能，是一种很有前途的新型光催化剂。研究表明，几种不同晶相的钛酸铋Bi 4Ti 3O 12、 Bi 2Ti 2O 7、 Bi 12TiO 20的纳米粉体光催化剂有着较高的光催化性能。与TiO 2相比，Bi 4Ti 3O 12、Bi 12TiO 20有着更宽的光响应范围和更高的光催化效率。在它们的结构中均存在TiO 6八面体或TiO 4四面体， 含铋化合物光催化剂研究 寻求廉价、环境友好并具有高活性的可见光光催化剂是光催化技术走向实用化的关键。本文阐述了氧化铋、卤化氧铋、铋的含氧酸盐及其改性等含铋可见光光催 化剂的制备与光催化性能的研究情况。 世界有色金属 2009年第9期 64
第33卷第2期2016年6月 上海第二工业大学学报 JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITY V ol.33No.2 Jun.2016 文章编号:1001-4543(2016)02-0081-07 磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展 郭占虎1,闫星如1,关杰2 (1.田纳西大学诺克斯维尔分校化学与生物分子工程系,美国田纳西州37996; 2.上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209) 摘要:快速工业化导致排放的污水含有越来越多的重金属(铬,镉,汞,钽,铅,和砷)。其中,Cr(VI)是一种常见的水污染物,具有很强的毒性和移动性。因此,迫切需要寻求经济、有效和可持续使用的处理Cr(VI)的方法。磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增强重金属去除效率,同时材料的磁性有利于回收纳米材料。然而,用MCNCs去除污水中重金属的相关技术至今很少有人研究,文中介绍了MCNCs 去除重金属的基本原理,并以两种不同的MCNCs为例,介绍了相关研究的最新进展。 关键词:磁性;纳米复合材料;污水;重金属 中图分类号:TB383文献标志码:A 0引言 随着现代工业的快速发展,地表水的环境问题已经成为国际热点话题。现代工业排放的污水中所含重金属越来越多,比如铬,镉,汞,钽,铅和砷[1]。其中,Cr(VI)是一种常见的剧毒污染物,由于其在水溶液中具有较大溶解性,所以具有很强的移动性,对环境和人类生存的影响巨大[2]。美国环境保护局规定,铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[3]。世界卫生组织要求饮用水中铬离子含量最高为50μg/L[3]。目前开发的、用以解决重金属问题的技术,包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换法和反渗透法[4-8]。但是,这些方法均存在较为明显的缺陷:氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物,将引起二次污染,导致更多的环境问题;化学沉淀法虽较为简单,但会有大量的沉淀污泥产生,处理低浓度重金属和后续污泥均需增加投入,成本较高[9];离子交换法对于处理含有离子和非离子性的杂质有限制,且操作成本高;反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度,但pH范围和操作成本都限制了其应用。近期研究发现,采用吸附法具有明显优势,其成本较低并且高效[10-11]。相比于沉淀法和电化学法,污水中重金属浓度较低时,吸附法可以比较有效地将其除去。 常用的吸附剂有矿物黏土、生物吸附剂和金属氧化物,然而由于表面疏水性和对金属离子结合力较弱,这些吸附剂的去重金属能力并不理想。近年来,有学者报道碳材料,如活性炭、石墨烯和碳纳米管,具有较好的去重金属离子的能力[12-14],但是这类材料具有低效且不易分离的明显缺陷。活性炭具有较高比表面积,是净化污水吸附剂中的一种,但是当污染物质量分数低至10?9时,活性炭无法再减少污染物的浓度[15-16]。同时,是否易于分离也是吸附剂应用的重要指标。分离碳材料一般采用离心分离法,它要求较高转速,导致应用成本增加。本课题组的研究工作发现,磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率,同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。 本文将通过两个相关的研究实例介绍MCNCs 去除污水中重金属的基本原理、性能表征及研究展望。以期有助于人们对MCNCs去除污水中重金属应用的理解和认识。 收稿日期:2016-03-07 通信作者:郭占虎(1973–),男,山西运城人,副教授,博士,主要研究方向为多功能复合材料。 电子邮箱nanomaterials2000@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,。 基金项目:上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划(No.1410000195)、美国自然科学基金(CMMI13-14486)资助
第45卷第4期2017年4月 硅酸盐学报Vol. 45，No. 4 April，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/4012174436.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.04.01 铁酸铋薄膜的阻变效应和导电机制 朱慧1，张迎俏1，汪鹏飞1，白子龙2，孟晓1，陈月圆1，祁琼3 (1. 北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京 100124； 2. 复旦大学微电子学院，上海 200433； 3. 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083) 摘要：针对脉冲激光沉积法制备的铁酸铋薄膜展开研究，利用电流–电压(I–V)特性曲线表征样品的阻变现象，对样品施加不同极性、大小的电压，其I–V曲线呈现出不同高低阻值的变化。通过对I–V曲线拟合，发现样品的导电机制符合空间电荷限制电流。结合正向电压下从高阻到低阻的转变，负向电压下从低阻到高阻的转变规律，验证样品的阻变效应符合陷阱能级的填充和脱陷，即陷阱能级的填充程度不同导致电极与铁酸铋界面势垒高度不同从而导致薄膜阻值的变化。 关键词：阻变效应；导电机制；陷阱填充与脱陷；空间电荷限制电流 中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)04–0467–05 网络出版时间：2017–02–24 18:10:49 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20170224.1810.001.html Resistive Switching Effect and Conduction Mechanism of BiFeO3 Thin Films ZHU Hui1, ZHANG Yingqiao1, WANG Pengfei1, BAI Zilong2, MENG Xiao1, CHEN Yueyuan1, QI Qiong3 (1. The College of Electronic Information and Control Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124; 2. The College of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433; 3. National Engineering Research Center for Optoelectronics Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083) Abstract: The resistive switching behavior of BiFeO3 thin film prepared via pulsed laser deposition was investigated. The current–voltage (I–V) curves were measured at different voltages. The resistance changes from high value to low value at a positive voltage, and the resistance changes from low value to high value at a negative voltage. The s pace charge limited conduction mechanism was analyzed through the fitting of the I–V curves. The resistive effect is attributed to the electric filed induced carrier trapping and detrapping, which results in the variation of the Schottky barrier height at the interface between the film and the electrode. Keywords: resistive effect; conduction mechanism; trapping and detrapping; s pace charge limited conduction 作为下一代最具潜力的非挥发性存储器之一的阻变存储器，因其低功耗、高存储密度、快存储速度、不易被干扰、结构简单等优势而受到广泛关注。目前，已在多种氧化物构成金属–氧化物–金属电容结构中发现阻变现象，如钙钛矿结构氧化物SrZrO3、SrTiO3和BiFeO3等[1–3]。铁酸铋(BiFeO3，BFO)是目前发现的唯一在室温以上同时表现出铁电性和铁磁性的材料，Curie温度(约1 103 K)和Neel温度(约643 K)高[4]，具有良好的电学和阻变特性，成为可应用于非挥发性铁电阻变存储器的材料之一。利用BFO制作的存储器，可通过施加不同的脉冲电压调节高低阻态之间的转换，以达到存储的目的，并且能够显著增加存储密度而不增加存储器尺寸。 BFO的禁带宽度约为2.67 eV，亲和能χ约为3.3 eV，其功函数约为4.7 eV[5]。当选择功函数大于BFO的金属电极时，电子会从BFO向金属电极迁移，直到金属和BFO拥有相同的Fermi能级，失去电子的正电荷在BFO表面形成一个耗尽区，从而在接 收稿日期：2016–06–27。修订日期：2016–12–21。 基金项目：国家自然科学基金(61201046，61306057)；北京市自然科学基金(4162013，2132023)；北京市博士后工作经费资助项目 (2015ZZ–33)；北京市教委科技计划一般项目 (KM201610005005)；教育部留学回国人员科研启动基金。第一作者：朱慧(1980–)，女，博士，副教授。Received date: 2016–06–27. Revised date: 2016–12–12. First author: ZHU Hui (1980–), female, Ph.D., Associate Professor. E–mail: zhuhui@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html,
2011Chinese Journal of Catalysis Vol. 32 No. 4文章编号: 0253-9837(2011)04-0618-06 DOI: 10.3724/SP.J.1088.2011.01210 研究论文: 618~623 粒径可控的纳米铁酸铋的制备及其光催化性能 县涛1,2, 杨华1,2,*, 戴剑锋1,2, 魏智强1,2, 马金元2, 冯旺军2 1 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室, 甘肃兰州 730050 2 兰州理工大学理学院, 甘肃兰州 730050 摘要：采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备了 BiFeO3 纳米颗粒, 利用热重-差热、红外光谱及 X 射线衍射等手段研究了干凝胶的热分解及 BiFeO3 的成相过程. 结果表明, 在 600°C 煅烧可制备出高纯的 BiFeO3 纳米颗粒. 同时发现, 随着双丙烯酰胺含量的增加, 所得样品晶粒尺寸逐渐减小, 从而制备出平均粒径约 52~110nm 的系列 BiFeO3 颗粒, 颗粒尺寸分布均匀, 形貌规整, 近似呈球形. 以甲基橙为目标降解物, 研究了 BiFeO3 纳米颗粒的光催化性能. 结果表明, 在紫外光和可见光辐照下该纳米颗粒均表现出良好的光催化活性, 且随着颗粒尺寸减小, 催化活性增加. 适宜的甲基橙初始浓度为 10mg/L, 催化剂用量约为 2.5g/L. 关键词：铁酸铋; 纳米颗粒; 聚丙烯酰胺凝胶法; 晶粒尺寸调控; 光催化; 甲基橙 中图分类号：O643/X7文献标识码：A 收稿日期: 2010-12-07. 接受日期: 2011-01-14. *通讯联系人. Tel: (0931)2973783; Fax: (0931)2976040; E-mail: hyang@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html, 基金来源: 国家自然科学基金(50962009); 教育部科学技术研究重点项目(209130); 甘肃省自然科学基金(1010RJZA041); 兰州理工大学优秀青年基金(Q200902). Preparation and Photocatalytic Performance of Nano-bismuth Ferrite with Tunable Size XIAN Tao1,2, YANG Hua1,2,*, DAI Jianfeng1,2, WEI Zhiqiang1,2, MA Jinyuan2, FENG Wangjun2 1State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China 2School of Science, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China Abstract: A modified polyacrylamide gel method was used to fabricate BiFeO3 nanoparticles. Thermogravimetric analysis, differential scan-ning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray diffraction were used to investigate the thermal decomposition process of xerogel and the formation of BiFeO3 phase. It is demonstrated that high phase purity BiFeO3 nanoparticles can be prepared at a calcination temperature of 600 °C. Bisacrylamide, which acts as a crosslinking agent, plays an important role in tailoring the grain size of the resulting BiFeO3 nanoparticles. With increasing bisacrylamide content, the grain size decreases gradually. As a result, a series of BiFeO3 samples with average grain size of 52–110 nm were prepared. Scanning electron microscopy reveals that the prepared BiFeO3 nanoparticles are regularly spherical in shape with uniform particle size distribution. The photocatalytic activity of BiFeO3 nanoparticles was investigated by the degra-dation of methyl orange (MO). The experimental results reveal that they exhibit a pronounced photocatalytic activity for the MO decomposi-tion under ultraviolet and visible-light irradiation. With decrease in particle size, the reactive activity increases. The optimum conditions for the photocatalytic decolorization were determined to be initial MO concentration of ~10 mg/L and catalyst amount of ~2.5 g/L. Key words: bismuth ferrite; nanoparticle; polyacrylamide gel method; grain-size tailoring; photocatalysis; methyl orange Received 7 December 2010. Accepted 14 January 2011. *Corresponding author. Tel: (0931)2973783; Fax: (0931)2976040; E-mail: hyang@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html, This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (50962009), Key Project of Chinese Ministry of Education (209130), Natural Science Foundation of Gansu Province (1010RJZA041), and Outstanding Youth Fund of Lanzhou University of Technol-ogy (Q200902) . 万方数据
Appl Phys A(2014)114:853–859 DOI10.1007/s00339-013-7712-5 Structural,optical,and multiferroic properties of single phased BiFeO3 M.Muneeswaran·P.Jegatheesan·M.Gopiraman· Ick-Soo Kim·N.V.Giridharan Received:26December2012/Accepted:13April2013/Published online:27April2013 ?Springer-Verlag Berlin Heidelberg2013 Abstract A soft chemical coprecipitation method has been proposed for synthesis of nano-sized multiferroic BiFeO3 (BFO)powders.The X-ray diffraction pattern con?rms the perovskite structure of BFO and Rietveld re?nement re-veals the existence of rhombohedral R3c symmetry.Crys-tallite size and strain value are studied from Williamson–Hall(W–H)analysis.The transmission electron microscope (TEM)image shows that the particle size of BFO powders lies between50–100nm.4A1and7E Raman modes have been observed in the range100–650cm?1and a prominent band centered around1150–1450cm?1have also been ob-served corresponding to the two-phonon scattering.Differ-ential Thermal Analysis(DTA)shows the existence of two prominent peaks at330?C and837?C corresponding to the magnetic and ferroelectric ordering,respectively.From the temperature dependent dielectric studies,an anomaly in the dielectric constant is observed at the vicinity of Neel tem-perature(T N)indicating a magnetic ordering.Also,BFO shows antiferromagnetic behavior measured from the mag-netic studies. 1Introduction Recently,the interest in multiferroics is stimulated by fun-damental physics leading to multiferroism arising from cou-M.Muneeswaran·P.Jegatheesan·N.V.Giridharan( ) Department of Physics,National Institute of Technology, Tiruchirappalli620015,India e-mail:giri@https://www.doczj.com/doc/4012174436.html, Fax:+91-431-2500133 M.Gopiraman·I.-S.Kim Nano Fusion Technology Research Group,Faculty of Textile Science and Technology,Shinshu University,Ueda, Nagano386-0015,Japan pling between magnetic and ferroelectric orderings,and have been extensively studied for their possible technical applications,including spintronics,microelectronics,mag- netic memory,and sensors[1].The term“multiferroic” means coexistence of ferroelectric and magnetic ordering in one single phase or multiphase materials.However,these two ordering parameters are mutually exclusive in principle because ferroelectricity requires empty d shells,while mag- netism requires partially?lled d shells[2].Several compos- ite materials,consisting of separate ferroelectric and mag- netic phases,have been reported to show magnetoelectric coupling at room temperature[3].However,the availabil- ity of room-temperature single phase multiferroics is very limited[4].Among the few room temperature single-phase multiferroics reported so far[5],BiFeO3(BFO)is an im- portant multiferroics,which has rhombohedrally distorted perovskite crystal structure with a space group of R3c at room temperature[6].It exhibits ferroelectric ordering be- low T C～1083–1103K,and antiferromagnetic ordering be-low T N～625–643K[7].BFO shows G-type antiferromag-netic structural behavior having modulated spiral spin struc- ture with long periodicity of62nm in the unit cell[8].In- terests shown by the researchers to work on these materi- als in a nanoregime is due to their size dependent proper- ties compared to the bulk.Nanosized BFO powders have been reported to exhibit weak ferromagnetism at room tem- perature,which is different from the magnetic property of bulk samples[9].One important challenge in the success- ful synthesis of pure BFO is avoiding the secondary phases such as Bi2Fe4O9and Bi25FeO39[10].Several techniques have been developed to prepare pure BFO powders.The solid state reaction route generally involves a higher pro- cessing and requires HNO3as a leaching agent to elimi- nate the secondary phases leading to the coarse nature of the powders.Nanosized BFO ceramics have been prepared