納米鐵氧體的磁性研究.pdf

1、本論文選擇了具有良好生物兼容性的鐵氧體納米材料作為研究對象，考察了FeZn鐵氧體、NiZn鐵氧體、CoZn鐵氧體納米顆粒的磁感應(yīng)發(fā)熱行為和在載液中的發(fā)熱行為，重點考察了Zn摻雜對三種尖晶石鐵氧體納米材料的居里溫度的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到對其磁感應(yīng)發(fā)熱速率和飽和溫度的控制。此外我們也對六角結(jié)構(gòu)的鐵氧體Ba2Co2-xCuxFe12O22和Ba2Co2-xZnxFe12O22的納米材料的制備、結(jié)構(gòu)以及磁性進(jìn)行了初步的研究以探索發(fā)熱效率更好的磁感應(yīng)材

2、料。主要工作如下： 1、采用化學(xué)共沉淀法制備了出了一系列不同成分的尖晶石鐵氧體納米材料，包括不同Zn含量的ZnxFe3-xO4、不同Zn含量的Ni1-xZnxFe2O4以及不同Zn含量的Co1-xZnXFe2O4。顆粒尺寸隨Zn含量增加而下降，分布范圍在23nm-6nm之間。成份測定和預(yù)期的一致。 2、結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)隨Zn含量增加，F(xiàn)eZn、CoZn、NiZn鐵氧體納米材料的晶格常數(shù)呈線性增加，其中FeZn鐵氧體變化最大，

3、NiZn鐵氧體其次，CoZn鐵氧體的晶格常數(shù)隨Zn含量改變變化最小。 3、用振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)測量了磁滯回線，計算出了飽和磁化強(qiáng)度與矯頑力的大小。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著Zn含量的增加，三種鐵氧體的飽和磁化強(qiáng)度表現(xiàn)出先增加后減小的變化趨勢，矯頑力則逐漸減小。對于NiZn鐵氧體納米材料，飽和磁化強(qiáng)度的變化趨勢和體材料基本一致，而對于FeZn鐵氧體和CoZn鐵氧體納米材料，飽和磁化強(qiáng)度的最大值在室溫下位于Zn含量0.2附近，而體材料位于

4、Zn含量0.5附近，和這兩種鐵氧體納米材料在5K溫度下測量的飽和磁化強(qiáng)度和Zn含量的關(guān)系一致。說明FeZn鐵氧體和CoZn鐵氧體納米材料中超順磁性對其室溫飽和磁化強(qiáng)度有較大的影響。 4、Zn含量對三種鐵氧體納米顆粒的磁感應(yīng)發(fā)熱行為，發(fā)熱速率與最終飽和發(fā)熱溫度有極大的影響，其趨勢和Tc對Zn摻雜的依賴關(guān)系類似；三種鐵氧體納米顆粒的磁感應(yīng)發(fā)熱速率與所加交變磁場幅值大小的平方成正比關(guān)系，但是其最終飽和溫度達(dá)到各自的Tc值，和磁場大小沒

5、有關(guān)系。這說明納米顆粒所能達(dá)到的最終溫度由自身的Tc來控制。 5、將三種尖晶石鐵氧體(ZnxFe3-xO4、Ni1-xZnxFe2O4以及Co1-xZnxFe2O4)納米顆粒放入載液中制備成磁性液體，考察了不同的濃度、不同的Zn摻雜以及不同的磁場對鐵氧體磁性液體的發(fā)熱速率以及最終所能達(dá)到的飽和溫度的影響。和干燥的顆粒不同的是，磁性液體的磁感應(yīng)發(fā)熱速率和飽和溫度取決于磁滯回線的面積和飽和磁化強(qiáng)度的大小。其發(fā)熱速率同樣和所加交變磁場

6、幅值大小的平方成正比關(guān)系。 6、用溶膠凝膠的方法制備了六角鐵氧體Ba2Co2-xCuxFe12O22和Ba2Co2-xZnxFe12O22，分析了它們的結(jié)構(gòu)，隨著稍大直徑Zn離子的增加，Ba2Co2-xZnxFe12O22的晶格常數(shù)相應(yīng)增加，而Cu含量的增加卻對Ba2Co2-xCuxFe12O22的晶格常數(shù)影響不大。Ba2Co2-xCuxFe12O22的飽和磁化強(qiáng)度隨Cu摻雜稍稍下降，但是Ba2Co2-xZnxFe12O22的飽