掺杂稀土尖晶石型铁氧体纳米晶的结构和磁性能的研究

论文摘要

稀土离子取代尖晶石铁氧体中的Fe3+离子,从而引起尖晶石铁氧体的磁性能的变化,是本论文的研究重点。当稀土离子取代尖晶石铁氧体中的铁离子时,稀土离子可能会进入尖晶石晶格,起到打碎晶粒的作用,也就是说,稀土离子有使晶粒细化的作用。Fe3+离子的有效磁矩为5μB,而稀土离子RE3+=La,Nd和Gd的有效磁矩分别为0,3.64和7.94μB。所以我们考察了稀土离子的有效磁矩对尖晶石铁氧体室温和低温磁性能的影响。经研究发现稀土离子的掺入对尖晶石铁氧体低温的磁性能影响比较显著,使尖晶石铁氧体纳米晶在低温时的矫顽力有显著提高。采用SiO2对尖晶石铁氧体纳米晶进行包覆,提高了尖晶石铁氧体纳米晶的生物相容性,使得尖晶石铁氧体有了更加广泛的应用。为了考察形状改变对磁性能的影响,我们采用湿化学法在外加磁场下合成了六边形的CoLa<sub>0.1Fe1.9O4铁氧体纳米晶和棒状的Fe/Fe3O4复合物。本文中通过大量的实验数据,深入探讨了合成方法、稀土离子掺入量、掺入稀土离子类型以及样品形状改变对尖晶石铁氧体纳米晶的结构和磁性能的影响。使尖晶石铁氧体能够应用到更广泛的领域。

论文目录

• 第一章 尖晶石型铁氧体纳米晶的国内外研究动态及基本特性
• 1.1 纳米晶材料的历史、现状及展望
• 1.1.1 纳米结构、纳米技术和纳米材料
• 1.1.2 纳米微粒的基本理论
• 1.1.3 目前已开展的纳米晶固体材料的发展
• 1.2 稀土材料的应用现状和发展方向
• 1.2.1 稀土材料的应用现状
• 1.2.2 稀土元素的结构特征和材料学性能
• 1.3 尖晶石型铁氧体的制备、结构及磁性
• 1.3.1 制备
• 1.3.2 结构特性
• 1.3.3 磁性
• 1.4 尖晶石型铁氧体的应用及展望
• 第二章 掺稀土Ni-Mn 铁氧体纳米晶的结构和磁性能研究
• 2.1 掺稀土Ni-Mn 铁氧体纳米晶的制备与表征
• 2.1.1 制备
• 2.1.2 合成条件的选择
• 2.1.3 结构表征
• 2.1.4 小结
• 2.2 掺入稀土离子的镍铁氧体纳米晶
• 2.2.1 样品的制备
• 2.2.2 La、Nd、Gd 和Er 的物理性质
• 2.2.3 结构表征
• 2.2.4 磁性能研究
• 2.2.5 小结
• 3+离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶'>2.3 掺入 La³⁺离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶
• 2.3.1 样品的制备和结构表征
• 2.3.2 磁性能研究
• 2.3.3 Mossbauer 谱研究
• 2.3.4 小结
• 3+离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶'>2.4 掺入 Nd³⁺离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶
• 2.4.1 样品的制备和结构表征
• 2.4.2 磁性能研究
• 2.4.3 Mossbauer 谱研究
• 2.4.4 小结
• 3+离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶'>2.5 掺入 Gd³⁺离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶
• 2.5.1 样品的制备和结构表征
• 2.5.2 磁性能研究
• 2.5.3 Mossbauer 谱研究
• 2.5.4 小结
• 2.6 比较掺入不同稀土离子的 Ni-Mn 铁氧体纳米晶的结构和磁性能
• 2.6.1 样品的制备和结构表征
• 2.6.2 磁性能研究
• 2.6.3 Mossbauer 谱研究
• 2.6.4 小结
• 2.7 掺入不同稀土离子 Ni-Mn 铁氧体纳米晶的低温磁性能研究
• 2.7.1 样品的制备和结构表征
• 2.7.2 磁性能研究
• 2.7.3 Mossbauer 谱研究
• 2.7.4 小结
• 第三章 钴系铁氧体纳米晶的结构和磁性能研究
• 3.1 钴系铁氧体纳米晶的制备与表征
• 3.1.1 制备
• 3.1.2 合成条件的选择
• 3.1.3 结构表征
• 3.1.4 小结
• 3+离子的钴铁氧体纳米晶'>3.2 掺入 La³⁺离子的钴铁氧体纳米晶
• 3.2.1 样品的制备和结构表征
• 3.2.2 磁性能研究
• 3.2.3 小结
• 3+离子的钴铁氧体纳米晶'>3.3 掺入 Nd³⁺离子的钴铁氧体纳米晶
• 3.3.1 样品的制备和结构表征
• 3.3.2 磁性能研究
• 3.3.3 Mossbauer 谱研究
• 3.3.4 小结
• 3.4 不同稀土离子对钴铁氧体纳米晶的影响
• 3.4.1 样品的制备和结构表征
• 3.4.2 磁性能研究
• 3.4.3 小结
• 2 包覆 CoFe₂O₄ 铁氧体纳米晶'>3.5 SiO₂ 包覆 CoFe₂O₄铁氧体纳米晶
• 3.5.1 纳米复合粒子的现状及展望
• 3.5.2 样品的制备及结构表征
• 3.5.3 磁性能研究
• 3.5.4 小结
• 0.1Fe_1.9O₄ 铁氧体纳米晶'>3.6 外加磁场下合成 CoLa_0.1Fe_1.9O₄铁氧体纳米晶
• 3.6.1 样品的制备和结构表征
• 3.6.2 磁性能研究
• 3.6.3 小结
• 3O₄ 复合物的结构和磁性能研究'>第四章 Fe/Fe₃O₄复合物的结构和磁性能研究
• 3O₄ 复合物'>4.1 Fe/Fe₃O₄复合物
• 4.1.1 样品的制备和结构表征
• 4.1.2 磁性能研究
• 4.1.3 小结
• 3O₄ 复合物'>4.2 外加磁场下合成 Fe/Fe₃O₄复合物
• 4.2.1 样品的制备
• 4.2.2 结构表征和磁性能研究
• 4.2.3 小结
• 3O₄ 复合物'>4.3 Fe,Co/Fe₃O₄复合物
• 4.3.1 样品的制备和结构表征
• 4.3.2 磁性能研究
• 4.3.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的文章
• 致谢