磁性納米材料的控制合成和物性研究.pdf

1、本論文采用液相化學(xué)合成的路線來(lái)控制合成磁性納米材料，并對(duì)其磁性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過(guò)控制膠體化學(xué)法制備過(guò)程中的晶體成核和生長(zhǎng)、同時(shí)采用改變起始反應(yīng)物濃度，可以有效地調(diào)節(jié)膠體納米顆粒的尺寸、形狀和形貌。同時(shí)采用膠體化學(xué)法制備出高質(zhì)量的固溶體Zr1-xCexO2納米顆粒和片狀硫化銅納米片。用水熱法合成出一維鉀猛氧化物的納米材料，對(duì)單根納米線的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究。詳細(xì)內(nèi)容歸納如下： 1.本章簡(jiǎn)述了磁性納米材料的液相化學(xué)制備方法和磁學(xué)性

2、質(zhì)研究的最新發(fā)展。同時(shí)也討論了納米材料控制合成的最新發(fā)展。詳細(xì)地論述了納米材料控制合成所采用的膠體化學(xué)方法的合成微觀原理，對(duì)影響納米材料形貌的各種反應(yīng)因素進(jìn)行了詳細(xì)的討論。對(duì)磁性納米材料由于尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)所產(chǎn)生的奇異磁性進(jìn)行了回顧，對(duì)磁性納米材料的最新理論研究進(jìn)行了簡(jiǎn)述。 2.本章介紹了以乙酰丙酮金屬有機(jī)物作為前驅(qū)物，以油胺為溶劑和合表面活性劑，采用高溫?zé)峤饽z體化學(xué)法制備出來(lái)了單分散性的過(guò)渡金屬氧化物納米顆粒：CoO、MnO

3、、和CoMn2O4納米晶。通過(guò)對(duì)晶體生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)控制，可以有效地對(duì)CoO和CoMn2O4納米晶的尺寸進(jìn)行控制；同時(shí)在反應(yīng)過(guò)程中加入水后可使CoO納米晶的形狀從球形變成準(zhǔn)立方形狀。通過(guò)對(duì)制備MnO納米晶過(guò)程中成核階段的有效控制可以制備出球形層級(jí)納米結(jié)構(gòu)和多臂納米結(jié)構(gòu)。在CoO和CoMn2O4納米晶系統(tǒng)中，由于顆粒間的相互作用的存在，阻滯溫度并不嚴(yán)格的依賴于顆粒的尺寸增加而增加。此外磁性研究表明這些納米顆粒由于表面效應(yīng)其表面上都存在大量的未

4、抵消自旋，這些未抵消的自旋使其在低溫段都具有鐵磁相互作用。因此，核內(nèi)的反/亞鐵磁相互作用將和表面上存在的鐵磁相互作用在界面中產(chǎn)生交換耦合作用，交換耦合作用的存在使顆粒的磁滯回線具有交換偏置。球形層級(jí)MnO三維納米結(jié)構(gòu)由于特殊的微結(jié)構(gòu)特征，磁性研究發(fā)現(xiàn)這種納米結(jié)構(gòu)在121K出現(xiàn)一個(gè)與大塊相同的反鐵磁轉(zhuǎn)變，而更加有趣的是在低溫段出現(xiàn)一個(gè)鐵磁相互作用。 3.本章介紹三種制備Ni納米顆粒的膠體化學(xué)過(guò)程，通過(guò)控制晶體成核和生長(zhǎng)階段的分離對(duì)

5、其尺寸進(jìn)行有效地控制。磁性研究表明這些鎳納米晶仍然是金屬鐵磁性的，同時(shí)結(jié)果也表明在這些納米晶上都存在一個(gè)磁性非活性層。磁性非活性層的厚度隨顆粒尺寸的的減小而增加。通過(guò)控制反應(yīng)物的比例制備出類棒狀的NiS和片狀的Ni3S4納米顆粒。類棒狀NiS納米晶自乙醇和正己烷混合溶劑分散于襯底后會(huì)自組成空心納米結(jié)構(gòu)。X-Ray電子能譜研究表明兩種硫化鎳納米材料表面都含有過(guò)量的硫元素，這些過(guò)量的硫?qū)⑻峁├跉浣夥磻?yīng)的活性點(diǎn)。 4.本章介紹了用高

6、溫液相金屬有機(jī)前驅(qū)物熱解方法制備出全組分范圍的Zr1-xCexO2固溶體納米顆粒。除了ZrO2納米顆粒為四方晶體結(jié)構(gòu)外其它組分的納米顆粒都是立方晶體結(jié)構(gòu)。隨著鈰含量的增加納米顆粒的結(jié)晶度增加、尺寸變大、熱穩(wěn)定性也變好。在顆粒表面存在的非晶部分可以增加其催化性能。所有樣品在紫外范圍由強(qiáng)的熒光，寬的發(fā)射光譜峰表明在樣品中由于尺寸效應(yīng)而存在大量的非本征態(tài)和缺陷。ZrO2納米在可見(jiàn)藍(lán)光部分強(qiáng)發(fā)射意味著其有廣泛技術(shù)應(yīng)用前景。此種方法可用來(lái)制備Zr

7、O2和CeO2其它類的摻雜納米材料。 5.在本章中我們用膠體化學(xué)法制備出單分散性的正六邊形硫化亞銅納米片，這些納米片可以自組裝成具有類似于其片狀形狀的六次對(duì)稱性層狀超結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)這些納米片是由于晶體成核和生長(zhǎng)階段的有效分離而生長(zhǎng)出來(lái)的。隨著反應(yīng)物中硫的比例的增加，也可以制備出三角形和六邊形的硫化銅納米片。研究發(fā)現(xiàn)較高的反應(yīng)溫度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間有利于尺寸較大產(chǎn)物的生成。 6.本章介紹了用水熱法制備出一維單晶性的鉀錳氧化物