強(qiáng)磁場(chǎng)下納米鈷鐵氧體濕法制備及其熱處理的試驗(yàn)研究.pdf

1、鈷鐵氧體是一種重要的尖晶石型鐵氧體，與其他磁性材料相比，鈷鐵氧體具有高的磁晶各向異性、高電阻率、高頻磁導(dǎo)率等，這些性能使鈷鐵氧體在磁光記錄材料領(lǐng)域具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢(shì)。近年來，隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)納米鈷鐵氧體材料的研究表明，納米鈷鐵氧體具有比傳統(tǒng)鈷鐵氧體材料更為優(yōu)異的性能，在計(jì)算機(jī)和通訊領(lǐng)域更廣的應(yīng)用前景，因此眾多研究論文關(guān)注于這一材料的研究。 對(duì)納米鈷鐵氧體而言，提高其形狀各向異性對(duì)其磁性能的提高具有重要的意義，

2、考慮到強(qiáng)磁場(chǎng)極強(qiáng)的洛侖茲力和磁力效應(yīng)，本文針對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)下化學(xué)共沉淀法制備和熱處理納米鈷鐵氧體過程開展了試驗(yàn)研究，分析和探討了磁場(chǎng)對(duì)納米鈷鐵氧體顆粒形成和長(zhǎng)大的影響的機(jī)理，以期為控制納米鈷鐵氧體顆粒形貌提供一條全新的途徑。本文得到以下主要結(jié)論： 1．隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，共沉淀法制備的納米鈷鐵氧體粉末衍射峰呈現(xiàn)明顯銳化，晶化程度提高。磁感應(yīng)強(qiáng)度由0T上升到10T的過程中，納米鈷鐵氧體的剩余磁化強(qiáng)度Mr增加約15倍，飽和磁化強(qiáng)度Ms約

3、增加1.44倍，矩形比M<,r>/M<,s>也由0.029上升到0.314。 2．無磁場(chǎng)及小于2T磁場(chǎng)下，制備的納米鈷氧體顆粒的形貌為單一的球形顆粒。當(dāng)外加磁場(chǎng)增大到4T時(shí)，開始有棒狀的納米鈷鐵氧體顆粒形成。此時(shí)的棒狀顆粒實(shí)際為球狀顆粒聚合成長(zhǎng)直鏈狀，而且在球狀顆粒之間出現(xiàn)了顆粒的溶合。 3．共沉淀溫度在60℃、80℃和92℃時(shí)，鈷鐵氧體前驅(qū)體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏拟掕F氧體。共沉淀溫度提高，鈷鐵氧體衍射峰有明顯的銳化，晶化程度

4、提高，剩余磁化強(qiáng)度Mr、飽和磁化強(qiáng)度Ms和矩形比M<,r>/M<,s>提高。共沉淀溫度為60℃時(shí)，鈷鐵氧體顆粒是球形的；當(dāng)共沉淀溫度為80℃和92℃時(shí)，有球形鈷鐵氧體顆粒形成的同時(shí)，有棒狀鈷鐵氧體顆粒形成。 4．共沉淀反應(yīng)中的前驅(qū)體濃度較高時(shí)，在強(qiáng)磁場(chǎng)下制備得到棒狀的納米鈷鐵氧體，當(dāng)前驅(qū)體濃度很低時(shí)，制備得到餅狀的納米鈷鐵氧體。 5．強(qiáng)磁場(chǎng)驅(qū)使的定向排列生長(zhǎng)機(jī)制和氣體攪拌和熱運(yùn)動(dòng)所造成的擾亂機(jī)制相互競(jìng)爭(zhēng)，決定納米鈷鐵氧體

5、的最終形貌。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大到使定向排列機(jī)制起主導(dǎo)作用時(shí)，納米鈷鐵氧體呈棒狀生長(zhǎng)；當(dāng)擾亂機(jī)制起主導(dǎo)作用時(shí)，納米鈷鐵氧體呈無序的堆積生長(zhǎng)。濃度很小時(shí)，因納米鈷鐵氧體顆粒具有更大的自由度，由于強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)納米粒子形成的磁雙極效應(yīng)，導(dǎo)致納米鈷鐵氧體顆粒呈餅狀生長(zhǎng)。6．棒狀晶粒具有更趨完整的晶型和更好的形狀各向異性，而這種有序的排列生長(zhǎng)和形狀各向異性的提高，使磁疇排列也更趨于有序。從而，技術(shù)磁化時(shí)材料磁化得更徹底，飽和磁化強(qiáng)度(Ms)和剩余磁化強(qiáng)度(M

6、r)增大，矩形比(Mr/Ms)也將提高。 7．對(duì)鈷鐵氧體熱處理進(jìn)行時(shí)，隨著熱處理溫度的升高和外加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度升高，鈷鐵氧體的衍射峰強(qiáng)度提高，晶化程度提高，磁性能各項(xiàng)參數(shù)也提高。 8．對(duì)鈷鐵氧體進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理時(shí)，熱處理溫度必須高于鈷鐵氧體的居里溫度(520℃)，才能使磁性能提高。 總之，通過在強(qiáng)磁場(chǎng)下用化學(xué)共沉淀法制備納米鈷鐵氧體，我們發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)可以改變納米鈷鐵氧體的形貌，甚至可以實(shí)現(xiàn)納米粒子的有序組裝，提高晶化