一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒的微乳法合成及光性能

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi_2O_3样品晶型和微观形貌的影响。表征结果表明,随煅烧温度增加,产物由四方相β-Bi_2O_3向单斜相α-Bi_2O_3转变,样品为一维四棱柱状纳米棒,其直径为50～100 nm,长为300～600 nm。对前驱体的形成机制进行分析发现,定向附着、自组织和奥斯瓦尔德熟化在微乳体系合成纳米材料的过程中起到了重要作用。紫外-可见光谱(UV-Vis)分析表明,亚稳相β-Bi_2O_3(550 nm)相比稳定相α-Bi_2O_3(460 nm)具有更宽的可见光响应范围和更窄的禁带宽度(分别为2.30和2.74 eV),属于电子从价带跃迁到导带引起的吸收,为Bi_2O_3的直接带隙吸收。荧光光谱(PL)表明β-Bi_2O_3在400～600nm具有宽的发射谱带,466 nm处的强蓝带发射归属于Bi~(3+)的~3P_1→~1S_0跃迁和O~(2-)→Bi~(3+)荷移跃迁,562 nm处绿峰归属于晶体表面氧空位和生长过程中形成的缺陷。