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，軍事吸波材料和移動通信設(shè)備的快速發(fā)展，使得微波介質(zhì)材料成為國際上對這種材料研究的一個新動向。Mn3O4在超高磁數(shù)據(jù)存儲，共振成像，藥物輸送，電池材料，催化劑和生物傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應用，吸引了大量的科學研究者對其性能進行研究。Mn3O4是一種典型的尖晶石氧化物[5]，通常被簡寫成AB2O4（其A和B分別代表著正二價和正三價的離子），這些含有多種價態(tài)的化合物有著復雜的化學性質(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)出復雜的自旋態(tài)，從而產(chǎn)生豐富的磁學性能。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純的Mn3O4進行摻雜，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，為了更進一步的闡述其內(nèi)在機理，我們基于第一性原理來對其態(tài)

3、密度進行模擬計算。具體來說，論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　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得到不同的產(chǎn)物。我們的反應溫度低，為80～100℃。通過低溫熱分解法，成功的制備了粒徑小于在6～10nm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圖譜更進一步的證明了鈷取代錳原子的摻雜。通過超導量子干涉儀(SQU

4、ID)對其磁性的測量，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，并且在低溫時的磁滯回線表明，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，導致其微波吸收性能隨著鈷摻雜量的增多而變強，對于厚度為4 mm的樣品，當x=0.5時，微波吸收可以達到-24.5dB，而進一步的計算結(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，從而導致其自旋極化的劈