摻Bi石榴石納米顆粒的制備及性能研究.pdf

1、本論文主要圍繞制備粒徑小、粒度均勻的YIG及Bi摻雜粉體展開的。通過強化粉體制備過程(如分別采用共沉淀、微乳液法、明膠模板等方法制備Bi-YIG粉體，外加微波場，采用鹽熔融法煅燒粉體等)控制粉體粒徑，對制備的Bi-YIG粉體進行表面改性，提高其與聚合物的相容性；選用MMA單體與Bi-YIG粉體進行原位聚合制得Bi-YIG/PMMA磁旋光復(fù)合材料。改善材料的加工性能，降低成本，以期達到制備高性能且低成本納米磁旋光復(fù)合材料的目的。具體如下：

2、 (1)以十六烷基三甲基溴化銨/正辛烷/正丁醇體系，采用微乳液法制備了YIG(Y3Fe5O12)，并與共沉淀法所制備的樣品進行了對比。采用熱分析(TG-DTA)對其前驅(qū)體進行表征，粉末X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)及振動樣品磁強計(VSM)等方法研究YIG顆粒大小及其特性。將YIG顆粒分散到MMA單體中，進行本體聚合，得到Y(jié)IG/PMMA復(fù)合材料，并用法拉第磁光儀對復(fù)合材料進行表征。結(jié)果表明：與共沉淀法相比，微乳液法制

3、備的YIG在顆粒大小和磁光等方面都呈現(xiàn)出較好的性能。 (2)以硝酸鐵、硝酸釔和硝酸鉍為原料，通過共沉淀法制備了不同Bi含量摻雜的石榴石BixY3-xFe5O12納米顆粒，并系統(tǒng)的研究了制備過程中各種條件的影響。其中包括Bi含量對YIG粉體成相溫度及性能的影響；熱處理溫度對磁性顆粒大小及飽和磁化強度的影響；不同類型表面活性劑對Bi-YIG性能的影響；外加微波場對Bi-YIG性能的影響。另外，將制得Bi-YIG納米顆粒分散在MMA單

4、體中，通過本體聚合制備得到Bi-YIG/PMMA復(fù)合材料，通過法拉第磁光效應(yīng)儀研究其磁光性能。結(jié)果表明：復(fù)合材料的磁光效應(yīng)隨著入射波長的縮短而增大；隨著Bi含量的增加，Bi摻雜石榴石(Bi-YIG)成相溫度降低、飽和磁化強度降低、Bi-YIG/PMMA復(fù)合材料法拉第磁光旋轉(zhuǎn)角也隨之增大。通過在共沉淀過程中加入表面活性劑和微波輻射可以制得性能較好的Bi-YIG。其中，陽離子表面活性劑(CTAB)效果最好、非離子表面活性劑(PEG-2000

5、0)次之、陰離子表面活性劑(SDS)效果最差；引入微波輻射能得到均勻性較好的Bi-YIG納米顆粒。采用鹽熔融法煅燒前驅(qū)體，Bi-YIG的成相溫度較低(鹽熔融工藝：600℃開始形成Bi-YIG相，650℃能得到純的Bi-YIG，而普通熱處理：650℃開始形成Bi-YIG相，700℃能得到純的Bi-YIG)、得到的Bi-YIG性能較好(如顆粒的均勻性、大小、較低的Ms、光吸收小和較好的磁光性能)。 (3)采用明膠模板法制備Bi-YI

6、G并研究了明膠濃度對Bi-YIG性能的影響。探討了明膠模板法制備納米顆粒的機理，并采用乳液法對所制備的Bi-YIG進行了表面改性。產(chǎn)物經(jīng)TEM、XRD、VSM及磁光測試，結(jié)果表明：明膠模板法制備Bi-YIG的成相溫度為700℃，明膠濃度對材料的性能有較大影響。明膠濃度越大，制得的Bi-YIG性能越好。當(dāng)明膠濃度為20％時，Bi-YIG/PMMA復(fù)合材料的磁光性能最好，復(fù)合材料在532nm處的磁優(yōu)值為2.66°。采用乳液法改性，能夠改善B