鈷摻雜的納米鈷錳氧化物基于第一性原理的結(jié)構(gòu)、磁性、微波吸收的研究.pdf

1、近年來(lái)，軍事吸波材料和移動(dòng)通信設(shè)備的快速發(fā)展，使得微波介質(zhì)材料成為國(guó)際上對(duì)這種材料研究的一個(gè)新動(dòng)向。Mn3O4在超高磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，共振成像，藥物輸送，電池材料，催化劑和生物傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，吸引了大量的科學(xué)研究者對(duì)其性能進(jìn)行研究。Mn3O4是一種典型的尖晶石氧化物[5]，通常被簡(jiǎn)寫成AB2O4（其A和B分別代表著正二價(jià)和正三價(jià)的離子），這些含有多種價(jià)態(tài)的化合物有著復(fù)雜的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)（比如磁性質(zhì)）以及微波吸收性能。Mn3O4

2、作為磁性電介質(zhì)尖晶石，在低溫下表現(xiàn)出復(fù)雜的自旋態(tài)，從而產(chǎn)生豐富的磁學(xué)性能。在過去的幾年中，過渡金屬元素（鈷，鐵，錳）錳氧化物摻雜已被廣泛研究。
　　由于純的Mn3O4組分單一，其微波吸收性能十分的微弱，因此我們通過鈷元素對(duì)純的Mn3O4進(jìn)行摻雜，得到了一系列不同比例的鈷錳氧化物，本論文研究工作主要圍著著(Mn1-xCox)3O4的制備、表征以及磁性以及微波吸收方面性能的研究，為了更進(jìn)一步的闡述其內(nèi)在機(jī)理，我們基于第一性原理來(lái)對(duì)其態(tài)

3、密度進(jìn)行模擬計(jì)算。具體來(lái)說，論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.合成了一系列(Mn1-xCox)3O4納米顆粒，通過調(diào)節(jié)鈷和錳元素的比例來(lái)得到不同的產(chǎn)物。我們的反應(yīng)溫度低，為80～100℃。通過低溫?zé)岱纸夥?，成功的制備了粒徑小于?～10nm的(Mn1-xCox)3O4。隨著Co的摻雜劑量的增加，產(chǎn)物的晶格常數(shù)發(fā)生變化。證明了我們的摻雜成功。而TEM和EELS圖譜更進(jìn)一步的證明了鈷取代錳原子的摻雜。通過超導(dǎo)量子干涉儀(SQU

4、ID)對(duì)其磁性的測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)隨著摻雜量的增多，阻擋溫度有逐漸減小的趨勢(shì)，并且在低溫時(shí)的磁滯回線表明，樣品的磁性跟鈷元素的摻雜之間有著密切的聯(lián)系。
　　2.摻雜之后的(Mn1-xCox)3O4由于鈷的含量的不同，導(dǎo)致其微波吸收性能隨著鈷摻雜量的增多而變強(qiáng)，對(duì)于厚度為4 mm的樣品，當(dāng)x=0.5時(shí)，微波吸收可以達(dá)到-24.5dB，而進(jìn)一步的計(jì)算結(jié)果表，隨著鈷元素含量的增多，Co和Mn的3d態(tài)之間的耦合逐漸加強(qiáng)，從而導(dǎo)致其自旋極化的劈