氧化共沉淀法制备Mn-Zn铁氧体及其稀土掺杂效应研究

论文摘要

Mn-Zn铁氧体材料是现代电子工业和信息产业的基础材料,广泛应用于多路通信、开关电源、变压器磁芯、滤波器、录音和录象的各种记录磁头、信息存储系统、医疗诊断、军工和民用的抗电磁干扰等,随着通讯技术、计算机技术的飞速发展,对Mn-Zn铁氧体材料提出了越来越高的要求,而改善Mn-Zn铁氧体性能的研究主要集中在以下三个方面:一是材料成分比例的调整;二是制备工艺的改进,三是化学掺杂。本文对氧化共沉淀法制备Mn-Zn铁氧体的工艺和稀土掺杂效应进行了研究。本文在氧化共沉淀法制备Fe2O3的基础上,经过工艺改进,用强氧化剂H2O2代替空气,在溶液中直接合成纳米Mn-Zn铁氧体粉末,研究了溶液的浓度、PH值、热处理及表面活性剂对样品的相、微结构及磁性能的影响,结果表明:采用氧化共沉淀法在溶液中能直接制备出单相Mn-Zn铁氧体纳米粉末,溶液的浓度和PH值是该方法的两个关键因素,溶液的浓度越高、PH值越大,制备的Mn-Zn铁氧体样品结晶越完整,饱和磁化强度越高;制备的Mn-Zn铁氧体样品在空气中经不同温度热处理后均出现了Fe2O3,Fe2O3的含量随热处理的温度升高而减少,Mn-Zn铁氧体样品的饱和磁化强度随热处理的温度升高而增大；Mn-Zn铁氧体样品在空气中600℃热处理,然后再氮气气氛中冷却未出现Fe2O3,其饱和磁化强度比空气中冷却的要高;在溶液中加入适量的表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）,能有效减少纳米粒子的团聚,样品的晶粒度和饱和磁化强度随表面活性剂和水的质量比的增大而减少。其次采用氧化共沉淀法在溶液中对Mn-Zn铁氧体进行稀土RE（RE=Y、Nd、Gd、Dy）掺杂,制备出Mn0.5-Zn0.5RExFe2-xO4（RE=Y、Nd、Gd、Dy）纳米粉末,研究表明:采用氧化共沉淀法在溶液中能制备出单相Mn0.5-Zn0.5RExFe2-xO4（RE=Y、Nd、Gd、Dy）纳米粉末,Mn0.5-Zn0.5RExFe2-xO4（RE=Y、Nd、Gd、Dy）样品的晶粒度随x的含量增大而减少。Y3+、Nd3+掺杂的Mn-Zn铁氧体的饱和磁化强度随x的含量增大呈单调减少,Gd3+、Dy3+掺杂的Mn-Zn铁氧体,除x=0.04这一点外,其饱和磁化强度随x的含量增大先增大而后减小,在x=0.04时,其饱和磁化强度均达到最小值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Mn-Zn铁氧体发展现状
• 1.2.1 高磁导率Mn-Zn铁氧体发展现状
• 1.2.2 Mn-Zn功率铁氧体发展现状
• 1.3 Mn-Zn铁氧体的制备方法
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 Mn-Zn铁氧体的基础理论
• 2.1 Mn-Zn铁氧体的结构
• 2.2 Mn-Zn铁氧体的金属离子分布
• 2.3 Mn-Zn铁氧体的磁性能机理
• 2.4 Mn-Zn铁氧体的分子饱和磁矩
• 2.5 Mn-Zn铁氧体的磁畴理论和基本性能参数
• 2.5.1 磁畴理论
• 2.5.2 基本性能参数
• 第三章 纳米Mn-Zn铁氧体的制备及磁性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 纳米Mn-Zn铁氧体粉体的制备
• 3.2.1 主要仪器和试剂
• 3.2.2 样品的制备过程
• 3.3 样品的表征
• 3.3.1 X射线衍射（XRD）
• 3.3.2 扫描电镜（SEM）
• 3.3.3 振动样品磁强计（VSM）
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 Mn-Zn铁氧体的形成机理
• 3.4.2 溶液的浓度对产物的物相和磁性能的影响
• 3.4.3 溶液的PH值对产物的物相和磁性能的影响
• 3.4.4 热处理温度对产物的物相和磁性能的影响
• 3.4.5 热处理气氛对产物的物相和磁性能的影响
• 3.4.6 表面活性剂对产物的物相、微结构和磁性能的影响
• 3.5 小结
• 第四章 Mn-Zn铁氧体稀土掺杂的制备及磁性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 稀土掺杂Mn-Zn铁氧体样品的制备
• 4.2.1 主要仪器和试剂
• 4.2.2 样品的制备
• 4.3 样品的表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 红外光谱（IR）分析
• 4.4.2 X射线衍射（XRD）分析
• 4.4.3 磁性能分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢