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稀土掺杂纳米钴铁氧体的制备及其磁性能研究

作　者: 杨贵进
导　师: 李玲
学　校: 暨南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米晶 钴铁氧体 溶胶—凝胶法 稀土掺杂 矫顽力 饱和磁化强度
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


纳米磁性材料在高密度磁记录、吸波材料、生物样品分离、磁共振成像以及药物靶向释放等多个领域都有广泛的应用,因此,近年来,人们致力于合成各种单分散、尺寸可控、形状各异、性质稳定的纳米磁性材料。在已报道的各类磁性材料中,由于CoFe2O4纳米材料较之其它磁性材料不仅具有制备工艺简单,高的磁晶各向异性、温和的饱和磁化强度和较大的矫顽力,而且化学性质稳定,对人体无明显的毒副作用等,所以在高密度磁记录介质、自旋电子器件、磁流体热疗等方面体现出其它材料无可比拟的优势,成为国际上热门的研究课题。目前主要的研究热点是:控制颗粒的大小、获得较窄的粒度分布和实现磁性能可控。本论文主要进行了以下几方面的工作:1、采用溶胶—凝胶法合成粒径可控、磁性可调的CoFe2O4纳米晶。通过研究金属离子与柠檬酸摩尔比、反应溶液中pH值和煅烧温度及煅烧时间对CoFe2O4纳米晶的结构、形貌和磁性能的影响,发现:（1）随着煅烧温度的升高和恒温时间增长,CoFe2O4纳米晶的粒径增大;饱和磁化强度增大;（2）随pH值和金属离子与柠檬酸摩尔比的增大,CoFe2O4纳米晶的矫顽力和饱和磁化强度均降低:（3）溶胶—凝胶法制备CoFe2O4纳米晶的最佳条件为:金属离子与柠檬酸摩尔比为1:1.2,pH值在2～4之间,400℃恒温煅烧3h。纳米CoFe2O4的粒径为35 nm时,饱和磁化强度为57.5 emu/g,矫顽力高达3140 Oe。2、采用共沉淀法合成CoFe2O4纳米晶粒径为15 nm,饱和磁化强度为48.73 emu/g,矫顽力低至217.8 Oe。研究煅烧温度对纳米CoFe2O4的结构和磁性能的关系,研究结果表明,颗粒粒径、饱和磁化强度和矫顽力均随煅烧温度的升高而增大。将两种制备方法进行比较,发现溶胶—凝胶法制备的CoFe2O4颗粒粒径较大,约为30 nm以上,矫顽力最高达到3140 Oe;而共沉淀法制备的纳米CoFe2O4粒径较小,约为15 nm,矫顽力低,为217.8 Oe。3、采用溶胶—凝胶法分别制备稀土La3+、Ce3+和Eu3+离子掺杂的钴铁氧体(CoFe2-xRExO4),研究不同稀土离子和同种稀土离子不同掺杂量对钴铁氧体的结构和磁性能的影响。研究结果表明,稀土掺杂可以改变CoFe2O4纳米晶的磁性能,即:稀土离子抑制晶粒的生长,使合成产物晶粒细化;矫顽力和饱和磁化强度随稀土掺杂量的增大而减小,其中Ce3+离子掺杂的钴铁氧体的磁性能变化最为显著。在晶粒度和掺杂量都相同的条件下,CoFe1.9RE0.1O4相比未掺杂稀土的CoFe2O4矫顽力增大,但饱和磁化强度减小,特别是CoFe1.9Ce0.1O4纳米晶的矫顽力和饱和磁化强度变化显著,其矫顽力由2056.8 Oe增大到2447.9 Oe,而饱和磁化强度则由57.6 emu/g减小到39.9 emu/g。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 纳米磁性材料  10-16
  1.2 钴铁氧体的研究进展  16-22
  1.3 稀土掺杂纳米钴铁氧体的研究进展  22-24
  1.4 本论本设计思想及其研究内容  24-25
第二章 磁性材料基本理论与表征方法  25-38
  2.1 磁性材料基本理论  25-31
  2.2 磁性材料分类  31-33
  2.3 纳米磁性材料的表征原理及方法  33-38
第三章 纳米CoFe_2O_4的制备及磁性能研究  38-64
  3.1 溶胶—凝胶法制备纳米CoFe_2O_4  38-58
  3.2 共沉淀法制备纳米CoFe_2O_4  58-63
  3.3 小结  63-64
第四章 稀土La掺杂纳米钴铁氧体的研究  64-73
  4.1 实验部分  64-65
  4.2 实验测试结果  65-67
  4.3 结果与讨论  67-71
  4.4 小结  71-73
第五章 稀土Ce掺杂纳米钴铁氧体的研究  73-81
  5.1 实验部分  73-74
  5.2 实验测试结果  74-75
  5.3 结果与讨论  75-79
  5.4 小结  79-81
第六章 稀土Eu掺杂纳米钴铁氧体的研究  81-89
  6.1 实验部分  81
  6.2 实验测试结果  81-84
  6.3 结果与讨论  84-88
  6.4 小结  88-89
第七章 稀土掺杂钴铁氧体纳米晶结构与磁性能比较和理论分析  89-94
  7.1 样品的制备  89
  7.2 结果与讨论  89-93
  7.3 小结  93-94
第八章 总结与展望  94-96
  8.1 结论  94-95
  8.2 有待进行的工作  95-96
参考文献  96-104
致谢  104-105
攻读硕士期间发表的论文  105

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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