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BiFeO3在室温是单相多铁材料,BiFeO3和Bi2Fe409近年来受到材料科学与凝聚态物理领域科学家的极大关注。合成纯相的BiFeO3或Bi2Fe4O9相当困难,这阻碍了人们对其本征特性的研究。本论文用化学共沉淀法合成了多种形貌的纯相BiFeO3和BiFeO3纳米晶,研究了它们的微观结构和生长机制、光学性能和能带结构、光电转换与光催化以及Fenton-like (类芬顿)效应。选用NaOH和NH4OH为沉淀剂,用共沉淀法合成了纯相的BiFeO3和BiFeO3纳米晶,包括BiFeO3和Bi2Fe4纳米颗粒、BiFeO3纳米片、Bi2Fe4O9纳米棒、以及BiFeO3纳米方块。透射电镜观察表明,Bi2Fe4O9纳米棒横向尺寸100-200nm,长约0.2-2μm,纳米棒沿[001]方向生长,其侧面为(110)和(110)。分析认为,沉淀剂中的OH-离子吸附使Bi2Fe4O9(?)内米棒生长遵循取向连接机制。BiFeO3纳米薄片属菱方畸变钙钛矿结构,面内尺寸50-200nm,有较大的比表面积58.3m2g-1。紫外可见吸收谱结果表明,BiFeO3纳米颗粒和纳米片在可见光区有较好吸收,其带隙分别为1.93eV和1.99eV。Bi2Fe4O9纳米棒的双带隙分别为2.05eV和1.53eV。可见,半导体BiFeO3和BiFe4O9的带隙较窄,能有效吸收太阳光。研究了BiFeO3和Bi2Fe4O9纳米晶的光电转换性能。结果表明,在模拟日光和可见光的照射下,BiFeO3纳米颗粒的光电流密度分别为39和33μA/cm2。其可见光光电流密度高于已报道的用相同方法测量的BiFeO3纳米晶(～5.2μA/cm2)。首次报道了Bi2Fe4O9纳米晶的光电转换性能。在全光和可见光照射下,Bi2Fe4O9纳米颗粒的光电流密度分别为41和35μA/cm2, Bi2Fe4O9纳米棒的光电流密度分别为47和37μA/cm2。Bi2Fe4O9纳米棒的光电转换效率最高,源于其带隙合适和对可见光具有高活性的(110)和(110)侧面的外露比重大；另外,其小尺寸和规则外形也有利于电子和空穴的传输,减少了电子和空穴的复合几率,从而提高了光电转换效率。可见,BiFeO3和Bi2Fe4O9纳米晶在太阳能电池光电极、光解水制氢等方面有诱人的应用前景。研究了BiFeO3和BiFe4O9纳米晶的光催化与类Fenton效应,即测量了纳米晶在可见光辐照或(和)H202作用下对罗丹明B(RhB)的催化性能。发现BiFeO3纳米片的催化能力高于其纳米颗粒。BiFeO3或BiFe4O9)+H2O2构成新型类Fenton试剂,能有效降解RhB；在可见光照射和中性条件下,反应6h后,BiFeO3纳米片类Fenton试剂对RhB的降解率最高,达93%。Bi2Fe4O9纳米颗粒和纳米棒在可见光或H202作用下对RhB的降解能力不同。用可见光照射Bi2Fe4O9时,Bi2Fe4O9纳米颗粒构成的类Fenton试剂降解率增强为54%,而纳米棒构成的试剂降解率下降至49%。可见,BiFeO3和Bi2Fe4O9纳米晶在有机物降解等污水处理方面有广阔的应用前景。