Abstract Single phase Bi2Fe4O9 (Mullite BFO) nanoparticles were prepared first time by combustion method without using any solvent. Metal nitrates as oxidants and citric acid as fuel was used to synthesize Bi2Fe4O9 which were subsequently annealed at temperatures 550 °C, 600 °C and 650 °C. The impact of annealing temperature on crystal structure and physical properties are investigated by using X -ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Electron Dispersion Spectroscopy (EDS), Ultra Violet Visible (UV–vis) spectroscopic studies and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). X-ray diffraction confirmed orthorhombic phase of the Mullite BFO and peak profile analysis has been carried out to study the crystallite development in Mullite BFO nanoparticles. The Mullite BFO annealed at 600 °C showed minimum lattice strain. Further, the FTIR and UV-Vis spectra of the samples at room temperature confirm the formation of orthorhombic structure of the samples. Our results revealed that the band gap of Mullite BFO nanoparticles reduces with increase in strain and lowest band gap attained for strained mullite BFO annealed at 650 °C is 2.0 eV. The correlation of annealing temperature with calculated lattice and structural parameter of Mullite BFO nanoparticles was established. Magnetic measurements were carried out at room temperature up to a field of 30 kOe. All samples of Mullite BFO showed weak ferromagnetic behavior. Magnetic hysteresis loops showed a significant increase in magnetization for sample annealed at 600 °C.

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退火改性莫来石铁氧体铋的结构和光学性能对比研究

摘要 首次在不使用任何溶剂的情况下，采用燃烧法制备了单相Bi2Fe4O9（莫来石BFO）纳米颗粒。金属硝酸盐作为氧化剂，柠檬酸作为燃料用于合成 Bi2Fe4O9，随后在 550°C、600°C 和 650°C 的温度下退火。通过使用 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、电子色散光谱 (EDS)、紫外可见 (UV-vis) 光谱研究和傅立叶变换来研究退火温度对晶体结构和物理性质的影响红外光谱 (FTIR)。X 射线衍射证实了莫来石 BFO 的正交相，并进行了峰轮廓分析以研究莫来石 BFO 纳米颗粒中的微晶发展。在 600 °C 下退火的莫来石 BFO 显示出最小的晶格应变。更多，室温下样品的 FTIR 和 UV-Vis 光谱证实了样品正交结构的形成。我们的结果表明，莫来石 BFO 纳米颗粒的带隙随着应变的增加而减小，并且在 650°C 下退火的应变莫来石 BFO 获得的最低带隙为 2.0 eV。建立了退火温度与莫来石BFO纳米颗粒计算晶格和结构参数的相关性。磁测量在室温下进行，磁场强度高达 30 kOe。莫来石 BFO 的所有样品都显示出弱铁磁行为。磁滞回线显示样品在 600 °C 下退火后的磁化强度显着增加。我们的结果表明，莫来石 BFO 纳米颗粒的带隙随着应变的增加而减小，并且在 650°C 下退火的应变莫来石 BFO 获得的最低带隙为 2.0 eV。建立了退火温度与莫来石BFO纳米颗粒计算晶格和结构参数的相关性。磁测量在室温下进行，磁场强度高达 30 kOe。莫来石 BFO 的所有样品都显示出弱铁磁行为。磁滞回线显示样品在 600 °C 下退火后的磁化强度显着增加。我们的结果表明，莫来石 BFO 纳米颗粒的带隙随着应变的增加而减小，并且在 650°C 下退火的应变莫来石 BFO 获得的最低带隙为 2.0 eV。建立了退火温度与莫来石BFO纳米颗粒计算晶格和结构参数的相关性。磁测量在室温下进行，磁场强度高达 30 kOe。莫来石 BFO 的所有样品都显示出弱铁磁行为。磁滞回线显示样品在 600 °C 下退火后的磁化强度显着增加。磁测量在室温下进行，磁场强度高达 30 kOe。莫来石 BFO 的所有样品都显示出弱铁磁行为。磁滞回线显示样品在 600 °C 下退火后的磁化强度显着增加。磁测量在室温下进行，磁场强度高达 30 kOe。莫来石 BFO 的所有样品都显示出弱铁磁行为。磁滞回线显示样品在 600 °C 下退火后的磁化强度显着增加。