层状钙钛矿型Bi<,3.15>Nd<,0.85>Ti<,3>O<,12>铁电纳米结构的合成与表征

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用水热法合成了多种形式的层状钙钛矿型.Bi<,3.15>Nd<,0.85>Ti<,3>O<,12>(BNdT)单晶纳米结构,如纳米薄片、纳米棒、纳米带、纳米方块。透射电镜(TEM)观察显示,BNdT 纳米薄片呈矩形,分散性良好,横向尺寸 100-600 nm,厚 10-30 nm,上下表面是(001),四个侧面躺在(110)或(110),紧邻侧面夹角90°;BNdT 纳米棒形态均一,表面光滑,直径20-50nm,长100-600 nm。沿[110]生长的纳米带表面干净,宽30-100 nm,长达几个微米。纳米方块尺寸分布范围窄,均在100 nm左右。进一步熔盐退火还得到了横向尺寸0.1-3μm的BNdT微米薄片。 选区电子衍射(SAED)花样和高分辨透射电镜(HRTEM)像观察发现纳米带中沿[110]出现了 3 倍调制的超结构,调制波矢为 q=(a<*>+b<*>)/3,微米薄片中有180°和90°铁电畴。X 射线能量散射谱(EDAX)分析结果表明,BNdT 纳米结构和微米薄片均由Bi、Nd、Ti和 O 四种元素组成。 傅立叶变换红外光谱(FTIR)显示,频率~820 cm<-1>和~580.57 cm<-1>的吸收峰分别对应于Bi-O和Ti-O键的振动吸收峰。紫外可见吸收光谱(Uv-Vis)显示,BNdT 纳米结构和微米薄片的光学带隙在3.24~304 eV。513 nm,528 nm,588 nm,690 nm和751 nm的吸收峰是Nd<3+> 的吸收峰,分别对应电子从基态<4>I<,9/2>跃迁到<2>G<,9/2>,<4>G<,7/2>,<2>G<,7/2>或<4>G<,5/2>,<4>F<,9/2>和<2>H<,9/2>或<4>S<,3/2>态。光致发光(PL)测试表明,~396 nm的发光峰由BNdT纳米结构带隙间的跃迁所致,而~468 nm和~482 nm的发光峰是Nd<3+>的发光峰。 探讨了BNdT纳米结构和微米薄片的生长机制。
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