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Fe3O4纳米颗粒及其复合材料的制备与性能研究

作　者: 林小慧
导　师: 姬广斌
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 物理化学
关键词: 溶剂热 Fe3O4铁氧体 电磁波吸波性能 复合材料 磁性颗粒 热还原
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要


近年来，由于磁性Fe3O4纳米颗粒及其复合材料在磁流体、吸波材料及生物医学方面等领域潜在的应用价值而引起了广泛关注和研究。本文采用简单的溶剂热法制备了尺寸可控的空心Fe3O4纳米颗粒，利用XRD、SEM、TEM、FT-IR和穆斯堡尔谱对其形貌和结构进行了研究，并采用振动样品磁强计和矢量网络分析仪研究了其磁性能及电磁参数；采用改进的St ber法制备了Fe3O4@SiO2纳米核壳结构，提高了Fe3O4的稳定性，将核壳结构在高温下还原得到Fe@SiO2和Fe/Fe3O4@SiO2复合材料；论文还采用不同的方法制备了Fe3O4/GNS复合材料，采用振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别研究了复合材料的磁性能及其电磁波吸收性能。通过加入不同的结构引导剂利用溶剂热法制备出了尺寸在200400nm的空心Fe3O4纳米球，研究发现，空心Fe3O4纳米球颗粒尺寸与饱和磁化强度（Ms）成反比，当尺寸为200nm时达到最大的Ms值87.4emu/g，具有空心结构的样品的最大反射损耗率出现在89GHz；通过控制不同的实验条件制备了核壳结构的Fe3O4@SiO2纳米复合粒子，并且在氢气氛下还原制得Fe@SiO2复合材料，还原后的复合材料稳定性强，在较宽的测试频段内均具有较大的反射损耗但反射损耗的最佳厚度较大；以乙酰丙酮铁为铁源，溶剂热法原位复合法制得的Fe3O4/GNS复合材料中，Fe3O4颗粒具有较好的分散性，M较低，但复合材料的吸收频带增大、反射损耗值减小。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-23
  1.1 磁性纳米材料  12-14
    1.1.1 磁性纳米材料简介  12-13
    1.1.2 磁性纳米材料的性质  13-14
  1.2 Fe_3O_4磁性纳米材料  14-17
    1.2.1 Fe_3O_4磁性纳米材料简介  14
    1.2.2 Fe_3O_4磁性纳米材料的制备研究进展  14-16
    1.2.3 Fe_3O_4磁性纳米材料的应用  16-17
  1.3 磁性吸波材料  17-20
    1.3.1 吸波材料简介与工作原理  17-18
    1.3.2 铁氧体吸波材料简介  18-19
    1.3.3 铁氧体吸波材料的研究进展  19-20
  1.4 本课题研究目的及意义  20-21
  1.5 本文主要工作  21-22
  1.6 论文组织安排  22-23
第二章 Fe_3O_4空心纳米球的制备、磁性能及电磁吸波性能研究  23-37
  2.1 引言  23-24
  2.2 实验仪器和试剂  24
  2.3 实验过程  24-26
    2.3.1 空心 Fe_3O_4纳米结构制备  24-25
    2.3.2 样品表征及性能测试  25-26
  2.4 结果与讨论  26-34
    2.4.1 相结构和化学组成分析  26-29
    2.4.2 不同尺寸空心 Fe_3O_4纳米球的形成机理  29-30
    2.4.3 空心 Fe_3O_4纳米球的磁性能研究  30-34
      2.4.3.1 空心 Fe_3O_4的 FT-IR 以及穆斯堡尔谱分析  31-33
      2.4.3.2 矫顽力的影响因素分析  33-34
  2.5 空心 Fe_3O_4纳米球的电磁吸波性能研究  34-37
第三章 Fe_3O_4/SiO_2复合材料的制备、还原及其电磁吸波性能研究  37-52
  3.1 引言  37
  3.2 实验仪器及材料  37-38
  3.3 实验过程及表征  38-40
    3.3.1 实验过程  38-39
    3.3.2 样品表征及性能测试  39-40
  3.4 实验结果与讨论  40-48
    3.4.1 Fe_3O_4@SiO_2复合材料的表征  40-42
    3.4.2 高温还原 Fe_3O_4/SiO_2所得复合材料的相结构表征  42-46
    3.4.3 Fe_3O_4/SiO_2复合材料高温还原前后的磁性能  46-48
  3.5 Fe_3O_4/SiO_2复合材料高温还原后的电磁吸波性能研究  48-52
第四章 Fe_3O_4/GNS 复合材料的制备、磁性能及电磁吸波性能研究  52-68
  4.1 引言  52
  4.2 实验仪器及药品  52-53
  4.3 实验原理与过程  53-55
    4.3.1 实验原理  53-54
    4.3.2 氧化石墨的制备  54
    4.3.3 Fe_3O_4/GNS 复合材料的制备  54
    4.3.4 样品表征及性能测试  54-55
  4.4 实验结果与讨论  55-63
    4.4.1 GO 和 GNS 的表征  55
    4.4.2 以乙酰丙酮铁为铁源原位制得 Fe_3O_4/GNS 复合材料的性能  55-59
    4.4.3 六水合三氯化铁为铁源原位合成 Fe_3O_4/GNS 复合材料的性能  59-60
    4.4.4 APS-改性 Fe_3O_4制得 Fe_3O_4/GNS 复合材料的性能  60-63
  4.5 Fe_3O_4/GNS 复合材料的 EM 吸波性能的研究  63-68
    4.5.1 以乙酰丙酮铁为铁源所得 Fe_3O_4/GNS 样品的电磁吸波性能  63-66
    4.5.2 以六水合三氯化铁为铁源所得 Fe_3O_4/GNS 样品的电磁吸波性能  66-68
第五章 总结与展望  68-70
  5.1 总结  68-69
  5.2 展望  69-70
参考文献  70-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果及发表的学术论文  78

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