xCoFe2O4/（1-x）BaTiO3纳米磁电复合材料的制备与物性研究

论文摘要

首先，采用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备了CoFe2O4纳米粉体。利用TG DSC、FTIR及XRD等多种手段研究了干凝胶的热分解及CoFe2O4的成相过程。实验表明，以EDTA为络合剂，在500℃的烧结温度下可制备出高纯的CoFe2O4纳米粉体。同时发现，通过改变双丙烯酰胺与丙烯酰胺的比例，可以调控粉体的晶粒尺寸；随着双丙烯酰胺比例的增加，晶粒的平均尺寸逐渐减小。通过改变双丙烯酰胺与丙烯酰胺的比例，制备出了平均晶粒尺寸从45到23nm的系列CoFe2O4纳米粉体。SEM和TEM观察显示，制得的粉体粒度分布均匀，颗粒近似呈球形。采用振动样品磁强计对样品的磁性进行了测试分析。其次，采用聚丙烯酰胺凝胶法合成了BaTiO3纳米颗粒，利用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征。结果表明，以柠檬酸酸为络合剂，pH=2且在700°C烧结时可制备出单相BaTiO3纳米颗粒。其形状较为规整，近似呈球形，平均粒径约为55nm，光学带隙值为3.25eV。以偶氮染料甲基红为目标降解物，研究了BaTiO3纳米颗粒的光催化性能。结果表明，在紫外光照射下该纳米颗粒表现出良好的光催化活性,光催化机理主要为光生空穴的直接氧化。最后，开发理想0-3型纳米磁电复合材料对推动多铁性材料的技术应用具有重要意义，但其制备技术一直是巨大的挑战。制备包覆良好的核-壳式铁磁/铁电纳米复合颗粒是制备0-3型磁电复合材料的关键。本文采用两步法制备了核-壳式CoFe2O4/BaTiO3纳米复合颗粒：首先采用聚丙烯酰胺凝胶法制备出CoFe2O4纳米颗粒，然后采用聚丙烯酰胺凝胶法对制得的CoFe2O4颗粒进行BaTiO3包覆复合。实验结果表明，制备的复合颗粒具有明显的核-壳式结构，内核为CoFe2O4，外壳为BaTiO3，复合颗粒近似呈球形，粒度分布均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1. 铁氧体磁性材料
• 1.1.1 铁氧体磁性材料概述
• 1.1.2 尖晶石型铁氧体材料
• 1.2 铁电体材料
• 1.2.1 铁电材料的结构及其性质
• 1.2.2 BaTiO3的结构、性能及其应用
• 1.3 铁电-铁磁复合材料
• 1.3.1 铁电-铁磁复合材料的发展
• 1.3.2 铁电-铁磁复合材料的设计原理
• 1.3.3 对铁电-铁磁复合材料性质的产生影响的主要因素
• 1.3.4. 磁电复合材料的应用
• 1.4 本文研究的主要内容及创新
• 第二章 CoFe2O4纳米粉体的聚丙烯酰胺凝胶法合成、表征及磁特性
• 2.1 前言
• 2.2 样品的制备
• 2.3 样品的表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 TG-DSC 分析
• 2.4.2 FT-IR 分析
• 2.4.3 XRD 分析
• 2.4.4 SEM 分析
• 2.4.5 TEM 分析
• 2.4.6 磁性分析
• 2.4.7 丙烯胺凝胶法机理分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 BaTiO3纳米颗粒的聚丙烯酰胺凝胶法合成及光催化降解甲基红性能
• 3.1 前言
• 3.2 样品的制备
• 3.3 样品的表征
• 3.4 光催化实验
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 XRD 结果
• 3.5.2 FT-IR 结果
• 3.5.3 TEM 分析
• 3.5.4 UV-Vis 分析
• 3.5.5 光催化性能分析
• 3.5.6 光催化机理分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 核-壳型 CoFe2O4/BaTiO3纳米复合颗粒的合成
• 4.1 前言
• 4.2 样品制备
• 4.2.1 CoFe2O4纳米颗粒的制备
• 4.2.2 （1–x）CoFe2O4/xBaTiO3复合颗粒的制备
• 4.3 样品的表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 XRD 分析
• 4.4.2 TEM 和 EDX 分析
• 4.4.3 复合结构模型
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文