CN106745303A - 一种三维花球状铁酸镧铋粉体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种三维花球状铁酸镧铋粉体及其制备方法，包括：以Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料，通过水热法制备方块状Bi0.9La0.1FeO3粉体，然后通过一步腐蚀法处理Bi0.9La0.1FeO3粉体，以N,N二甲基甲酰胺为溶剂，同时采用还原剂水合肼和络合剂巯基乙酸甲酯，制备得到三维花球状铁酸镧铋粉体。本发明制备的花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体比表面积增大，同时制备方法简单、周期短、腐蚀效率高、反应易控制且无环境污染。

Description

一种三维花球状铁酸镧铋粉体及其制备方法
【技术领域】
本发明属于材料科学领域，具体涉及一种三维花球状铁酸镧铋粉体及其制备方法。
【背景技术】
多铁性材料作为一种新型的功能材料，不但具有非单一的铁性，而且不同铁性之间存在着耦合协同作用，因而有着广阔的应用前景。BiFeO3作为目前为止唯一同时在室温以上表现出铁电性和磁性的材料，BiFeO3的铁电居里温度和反铁磁有序温度均远高于室温，吸引了众多科学家来探索多铁性材料的合成及其多铁性质物理机制的研究。但是目前为止BiFeO3的研究却遇到很多的困难，例如单相的BiFeO3材料较难制备，其特殊的空间调制的螺旋磁结构使得BiFeO3不表现出宏观磁性，样品的漏电流密度较大，限制了该材料本身铁电性能的贡献。
针对BiFeO3现存的问题，近些年来人们多采用元素掺杂的方式来提高其多铁性能。对BiFeO3的掺杂改性主要集中在A位掺杂和B位掺杂，使用其它金属离子对Fe3+进行B位掺杂可以使材料表现出自发磁化，但却大大降低了材料的磁性转换温度，而且Fe3+的B位掺杂需要高压工艺条件；对Bi3+进行A位掺杂可以提高材料的净磁化强度，A位掺杂的首选是稀土(RE)元素，以镧元素为例，La3+的离子半径和Bi3+离子半径差别不是很大，使得La3+离子能够较容易地取代部分的Bi3+离子；同时，它们均为正三价，不会在所研究的材料中引入氧空位，并且能够抑制Bi元素的挥发。
目前，制备BiFeO3及掺杂改性的BiFeO3的方法包括传统的固相烧结法、溶胶凝胶法、共沉淀法、微乳液法和水热法。其中水热法制备的粉体分散性好、结晶度高、产物纯度高、粒径分布较窄且形貌可控，因此首先采用水热法合成方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体前驱物，但该前驱物的比表面积较小。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种三维花球状铁酸镧铋粉体及其制备方法，通过一步腐蚀法，制备出具有较高比表面积的花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
包括以下步骤：
(1)采用水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体；
(2)将步骤1得到的方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体和腐蚀溶剂混合，进行超声分散，得到混合液A；Bi0.9La0.1FeO3粉体和腐蚀溶剂的质量体积比为(2～3)mg：1mL；
(3)在保护气氛下，将混合液A进行水浴加热并搅拌，同时向混合液A中滴加还原剂和络合剂，进行腐蚀反应，其中腐蚀溶剂、还原剂和络合剂的体积比为(40～30):(3～4):1；反应90～120min后迅速冷却终止；将反应得到的沉淀物洗涤并干燥，得到花球状铁酸镧铋粉体。
进一步地，步骤(1)中方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备步骤具体包括：按Bi0.9La0.1FeO3的化学计量比分别称取Bi(NO3)3·5H2O、La(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O加入去离子水中，加入硝酸并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液B；向混合溶液B中逐滴加入NaOH水溶液，磁力搅拌至混合均匀，得到红褐色的混合溶液C；将混合溶液C倒入反应釜中并密封，进行水热反应，生成沉淀物；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物洗涤干燥后得到方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。
进一步地，Fe(NO3)3·9H2O、去离子水、硝酸和NaOH水溶液的比为1mmol：(10～15)mL：(0.5～1.5)mL；(35～45)mL，其中，硝酸的质量分数为65％，NaOH水溶液的浓度为1.5～2mol/L；NaOH水溶液的滴加速率为2～3滴/秒。
进一步地，水热反应的温度为190℃～210℃，反应时间为6～12h。
进一步地，水热反应生成的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤直至呈中性，然后在60～80℃下干燥8～12h。
进一步地，步骤(2)中，腐蚀溶剂为N,N二甲基甲酰胺；步骤(3)中还原剂为水合肼，络合剂为巯基乙酸甲酯。
进一步地，步骤(2)中超声分散20～30min。
进一步地，步骤(3)中保护气氛为氮气或惰性气体，通入时间为30min；步骤(3)中水浴加热温度为70～80℃。
进一步地，步骤(3)中采用-2～0℃的过冷无水乙醇进行迅速冷却终止；腐蚀反应得到的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤直至pH呈中性，然后在60～80℃下干燥6～12h。
本发明铁酸镧铋粉体为纳米片自组装形成的直径为2～2.5μm的花球状结构。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明制备的花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体，首先通过水热法制备出方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体，其晶粒大小形状均匀且分散性良好，以Bi0.9La0.1FeO3粉体为基体，然后通过一步腐蚀法进行腐蚀过程，同时采用腐蚀溶剂、还原剂和络合剂相配合，还原剂将Fe3+快速还原为Fe2+，后者与络合剂反应生成Fe(OH)2沉淀，再经过洗涤干燥后便可得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体，大大地提高了Bi0.9La0.1FeO3的比表面积，腐蚀后的晶粒分散均匀，且制备所用条件可以得到较好的控制。本发明制备花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的方法，设备要求低、工艺操作简单、周期短、腐蚀效率高、反应易控制且无环境污染，可连续操作。
进一步地，本发明中采用还原剂水合肼和络合剂巯基乙酸甲酯，提高腐蚀效率，腐蚀后的晶粒分散均匀。
本发明制得的三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体纯度高、结晶性良好、形貌均匀，得到的是一种纳米片自组装形成的花球状结构，比表面积高，腐蚀前后Bi0.9La0.1FeO3粉体的比表面积分别为1.16m2/g和35.78m2/g，提升了三十余倍。较高的比表面积有利于提高材料的吸波性能，实验表明：腐蚀前后Bi0.9La0.1FeO3粉体在15～17.2GHz频率下的反射损耗分别为-19.8dB和-39.2dB，大大提高了其电磁波吸收性能。
【附图说明】
图1为本发明水热法制备的Bi0.9La0.1FeO3粉体的XRD图。
图2为本发明制备得到的三维花球状Bi0.9La0.1FeO3的XRD图。
图3为本发明水热法制备的Bi0.9La0.1FeO3粉体的SEM图。
图4为本发明制备得到的三维花球状Bi0.9La0.1FeO3的SEM图。
【具体实施方式】
下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：采用水热法制备方块状Bi0.9La0.1FeO3粉体：按摩尔比为0.9:0.1:1，分别称取Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入10～15mL去离子水中，加入0.5～1.5mL浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中以2～3滴/秒的速率逐滴加入浓度为1.5～2mol/L的NaOH水溶液35～45mL，磁力搅拌至混合均匀，得到红褐色的混合溶液B；将混合溶液B移至聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行均相恒温水热反应，恒温反应的温度为190～210℃，反应时间为6～12h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，在真空干燥箱内60～80℃下干燥8～12h后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
由于Bi(NO3)3·5H2O遇水易分解成次硝酸铋或硝酸氧铋，因此加入浓硝酸使其完全溶解于水中，使Bi3+和Fe3+的量在整个溶液中以原始配比进行接下来的反应；NaOH水溶液作为矿化剂在反应体系中起到的作用是增加反应物的溶解度，使得更多地反应物形成离子团的形式参与反应。
步骤2：采用一步腐蚀法制备花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2～3mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20～30min；将丝口瓶进行70～80℃水浴加热并搅拌，同时通入氮气；在通入氮气后，向混合液中先后滴加加入比例为3～4:1的水合肼和巯基乙酸甲酯并迅速密封，通入氮气持续保护30min，反应90～120min后，由-2～0℃的过冷无水乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，在60～80℃下干燥6～12h后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为40～30:3～4:1。
本发明制备的花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体比表面积增大，同时制备方法简单、周期短、腐蚀效率高、反应条件可控且无环境污染。反应过程中，水合肼将Fe3+还原成Fe2+，由于溶剂N,N二甲基甲酰胺和络合剂巯基乙酸甲酯的共同作用，将厚片状的Bi0.9La0.1FeO3剥落成纳米片，最终这些纳米片通过自组装形成微米级的花状球体。
实施例1
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入15mL去离子水中,加入1.5mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加1.5mol/L的NaOH溶液40mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为190℃,反应时间为12h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体3mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于80℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为3:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行90min后，用0℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为40:3:1。
实施例2
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入15mL去离子水中,加入1.5mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加2mol/L的NaOH溶液40mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为210℃,反应时间为12h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体3mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于80℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为3:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行90min后，用0℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为40:3:1。
实施例3
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入15mL去离子水中,加入0.5mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加1.5mol/L的NaOH溶液45mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为190℃,反应时间为10h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于80℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为4:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行90min后，用0℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为40:4:1。
实施例4
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入10mL去离子水中,加入1.0mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加2mol/L的NaOH溶液45mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为210℃,反应时间为10h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于80℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为4:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行90min后，用﹣2℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为30:4:1。
实施例5
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入10mL去离子水中,加入0.8mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加1.5mol/L的NaOH溶液35mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为190℃,反应时间为8h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2.5mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于78℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为3:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行120min后，用﹣2℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥6h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为30:3:1。
实施例6
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入10mL去离子水中,加入1.2mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加2mol/L的NaOH溶液35mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为210℃,反应时间为8h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥12h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2.5mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散20min；将丝口瓶置于72℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入比例为3:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行120min后，用﹣2℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱60℃干燥10h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为36:3:1。
实施例7
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入12mL去离子水中,加入1.0mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加1.8mol/L的NaOH溶液38mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为200℃,反应时间为6h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱80℃干燥10h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2.2mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散25min；将丝口瓶置于75℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入水比例为3:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行105min后，用﹣1℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱70℃干燥6h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为33:3:1。
实施例8
一种三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体：按照Bi0.9La0.1FeO3中的摩尔配比分别称取摩尔比为0.9:0.1:1的Bi(NO3)3·5H2O，La(NO3)3·6H2O和1mmol的Fe(NO3)3·9H2O加入14mL去离子水中,加入0.6mL的浓硝酸(65％wt％)并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液A；向混合溶液A中缓慢滴加1.6mol/L的NaOH溶液42mL，得到红褐色的悬浮液B后，继续搅拌；将悬浮液B倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于均相反应器中密封，进行水热反应，反应温度为205℃,反应时间为6h；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱70℃干燥8h，干燥后得到Bi0.9La0.1FeO3粉体。
(2)一步腐蚀法制备三维花球状Bi0.9La0.1FeO3粉体：将步骤1得到的Bi0.9La0.1FeO3粉体2.8mg和1mL的N,N二甲基甲酰胺混合于丝口瓶中，超声分散30min；将丝口瓶置于70℃下水浴加热并磁力搅拌，同时通入氮气；向混合液中滴加加入水比例为3.5:1的水合肼和巯基乙酸甲酯，氮气持续保护，反应进行100min后，用﹣1℃的过冷乙醇迅速冷却而终止；将反应后的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次直至pH中性，放入烘箱80℃干燥8h，干燥后得到花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。腐蚀过程中N,N二甲基甲酰胺：水合肼：巯基乙酸甲酯的体积比为35:3.5:1。
本发明将所用沉淀Bi3+，La3+和Fe3+的碱溶液选定为NaOH溶液，N,N二甲基甲酰胺和Bi0.9La0.1FeO3水热粉体混合后，需要超声分散；腐蚀过程需通入氮气持续保护。采用气体保护反应是考虑到巯基乙酸甲酯易与空气中的氧气发生反应从而不能达到络合剂的作用，因此通入氮气，同样地其它惰性气体也可以起到此作用，但氮气易储存成本低无污染，故选择氮气。本发明控制的主要因素包括：(1)矿化剂NaOH水溶液的浓度；(2)水热反应的温度；(3)水合肼与巯基乙酸甲酯的比例；(4)腐蚀反应时间。通过不断改变实验影响因素确定最佳的实验条件，实验结果表明：NaOH水溶液为1.5～2mol/L，水热反应温度为190～210℃，水合肼与巯基乙酸甲酯的体积比为3～4:1，腐蚀反应时间在90～120min之间可以得到直径约为2～2.5μm的三维花球状的Bi0.9La0.1FeO3粉体，并且当NaOH水溶液为1.5mol/L，水热反应温度为190℃，水合肼与巯基乙酸甲酯的体积比为3:1以及腐蚀时间为90min时，可以达到最佳反应条件(图4)。
对实施例1的产物进行测试，结果如图1至图4所示。
从图1可以看出，采用水热法制备的Bi0.9La0.1FeO3无杂相生成，结晶性较好。
从图2可以看出，通过一步腐蚀工艺处理后的Bi0.9La0.1FeO3仍无杂相生成。但腐蚀后的晶体衍射峰强度相对腐蚀前明显降低。
从图3可以看出，水热法制备出的Bi0.9La0.1FeO3晶粒为边长2～3μm左右，形状均匀，分散性良好。
从图4可以看出，通过一步腐蚀工艺处理后得到的Bi0.9La0.1FeO3为直径约为2～2.5μm的三维花状球体，从表面可以看出为纳米片自组装形成的花状结构，大小均匀。本发明腐蚀前后Bi0.9La0.1FeO3粉体的比表面积分别为1.16m2/g和35.78m2/g。较高的比表面积有利于提高材料的吸波性能，实验表明：腐蚀前后Bi0.9La0.1FeO3粉体在15-17.2GHz频率下的反射损耗分别为-19.8dB和-39.2dB，大大提高了其电磁波吸收性能。

Claims (10)

1.一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用水热法制备方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体；
(2)将步骤1得到的方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体和腐蚀溶剂混合，进行超声分散，得到混合液A；Bi0.9La0.1FeO3粉体和腐蚀溶剂的质量体积比为(2～3)mg：1mL；
(3)在保护气氛下，将混合液A进行水浴加热并搅拌，同时向混合液A中滴加还原剂和络合剂，进行腐蚀反应，其中腐蚀溶剂、还原剂和络合剂的体积比为(40～30):(3～4):1；反应90～120min后迅速冷却终止；将反应得到的沉淀物洗涤并干燥，得到花球状铁酸镧铋粉体。
2.根据权利要求1所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体的制备步骤具体包括：按Bi0.9La0.1FeO3的化学计量比分别称取Bi(NO3)3·5H2O、La(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O加入去离子水中，加入硝酸并磁力搅拌至混合均匀，得到混合溶液B；向混合溶液B中逐滴加入NaOH水溶液，磁力搅拌至混合均匀，得到红褐色的混合溶液C；将混合溶液C倒入反应釜中并密封，进行水热反应，生成沉淀物；反应完毕后，冷却到室温，将沉淀物洗涤干燥后得到方块状的Bi0.9La0.1FeO3粉体。
3.根据权利要求2所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，Fe(NO3)3·9H2O、去离子水、硝酸和NaOH水溶液的比为1mmol：(10～15)mL：(0.5～1.5)mL；(35～45)mL，其中，硝酸的质量分数为65％，NaOH水溶液的浓度为1.5～2mol/L；NaOH水溶液的滴加速率为2～3滴/秒。
4.根据权利要求2所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，水热反应的温度为190℃～210℃，反应时间为6～12h。
5.根据权利要求2所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，水热反应生成的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤直至呈中性，然后在60～80℃下干燥8～12h。
6.根据权利要求1所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，腐蚀溶剂为N,N二甲基甲酰胺；步骤(3)中还原剂为水合肼，络合剂为巯基乙酸甲酯。
7.根据权利要求1所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中超声分散20～30min。
8.根据权利要求1所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中保护气氛为氮气或惰性气体，通入时间为30min；步骤(3)中水浴加热温度为70～80℃。
9.根据权利要求1所述的一种三维花球状铁酸镧铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用-2～0℃的过冷无水乙醇进行迅速冷却终止；腐蚀反应得到的沉淀物用无水乙醇和去离子水分别洗涤直至pH呈中性，然后在60～80℃下干燥6～12h。
10.一种三维花球状铁酸镧铋粉体，其特征在于，该铁酸镧铋粉体为纳米片自组装形成的直径为2～2.5μm的花球状结构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107960050A (zh) * 2017-12-12 2018-04-24 陕西科技大学 一种石墨烯/三维花状铁酸铋复合吸波材料的制备方法
CN113381007A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 中国科学院上海应用物理研究所 一种共沉淀制备高温熔盐电池用的铁酸钠-铁酸镧异质结构纳米电极材料方法
CN113877515A (zh) * 2021-10-12 2022-01-04 淮阴师范学院 一种十八面体铁酸镧吸附剂及其制备方法
CN116218027A (zh) * 2023-02-08 2023-06-06 山东大学 一种气凝胶吸波材料、电磁波吸收体及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771848A (zh) * 2014-01-02 2014-05-07 陕西科技大学 一种La0.1Bi0.9FeO3/CoFe2O4 磁电复合粉体及其制备方法
CN103803658A (zh) * 2014-01-20 2014-05-21 复旦大学 一种刻蚀制备多孔磁性纳米晶簇的方法
CN104961451A (zh) * 2015-07-01 2015-10-07 西北工业大学 铁酸镧铋陶瓷及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771848A (zh) * 2014-01-02 2014-05-07 陕西科技大学 一种La0.1Bi0.9FeO3/CoFe2O4 磁电复合粉体及其制备方法
CN103803658A (zh) * 2014-01-20 2014-05-21 复旦大学 一种刻蚀制备多孔磁性纳米晶簇的方法
CN104961451A (zh) * 2015-07-01 2015-10-07 西北工业大学 铁酸镧铋陶瓷及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YI DU等: "Enhancement of ferromagnetic and dielectric properties in lanthanum doped BiFeO3 by hydrothermal synthesis", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107960050A (zh) * 2017-12-12 2018-04-24 陕西科技大学 一种石墨烯/三维花状铁酸铋复合吸波材料的制备方法
CN113381007A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 中国科学院上海应用物理研究所 一种共沉淀制备高温熔盐电池用的铁酸钠-铁酸镧异质结构纳米电极材料方法
CN113381007B (zh) * 2021-06-09 2022-03-29 中国科学院上海应用物理研究所 一种制备高温熔盐电池用的铁酸钠-铁酸镧电极材料方法
CN113877515A (zh) * 2021-10-12 2022-01-04 淮阴师范学院 一种十八面体铁酸镧吸附剂及其制备方法
CN113877515B (zh) * 2021-10-12 2024-01-30 淮阴师范学院 一种十八面体铁酸镧吸附剂及其制备方法
CN116218027A (zh) * 2023-02-08 2023-06-06 山东大学 一种气凝胶吸波材料、电磁波吸收体及其制备方法和应用

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