纳米四氧化三铁的制备及其复合材料吸波性能的研究

论文摘要

纳米材料是一种新兴材料,它所具有的不同于传统材料的新特性引起了人们极大的兴趣。磁性纳米材料作为一种新兴的功能材料,越来越引起人们的注意；其中磁性纳米Fe3O4作为磁性纳米材料的一种,其开发、研究和应用已受到高度重视。本文系统地开展了磁性Fe3O4纳米粒子的制备、复合、表征分析及机理分析等研究工作。本论文课题为国家自然科学基金资助项目,项目名称为改性沸石封装纳米磁性复合材料及其电磁相应行为；项目批准号为50972026。本文采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及复磁导率对纳米颗粒的粒度、形貌和吸波性能做了表征,研究了铁盐种类、铁盐浓度、沉淀剂种类、沉淀剂浓度、反应时间、晶化时间、反应温度、晶化温度、机械搅拌速度以及晶形控制剂种类等影响因素对纳米四氧化三铁颗粒的粒度、形貌和吸波性能的影响。此外采用直接复合法和制备中复合法将纳米四氧化三铁与介孔沸石进行了复合,研究了不同复合方法对纳米四氧化三铁和介孔沸石复合材料吸波性能的影响。研究结果表明：采用共沉淀法制备纳米Fe3O4时,铁盐种类、铁盐浓度、沉淀剂种类、沉淀剂浓度、反应时间、晶化时间、反应温度、晶化温度、机械搅拌速度等因素均对纳米四氧化三铁粒度有较大的影响；并且纳米四氧化三铁的复磁导率随着粒度的增大而变小。复磁导率的检测结果表明,试验制得10 nm左右的纳米四氧化三铁的吸波性能最优；晶形控制剂种类对纳米Fe3O4形貌影响较大,复磁导率检测结果表明,以乙二酸为晶形控制剂制得的类球形纳米Fe3O4吸波性能较好。采用直接复合法将纳米四氧化三铁与介孔沸石复合所得的产品的吸波性能优于采用制备中复合法制备的产品。本文通过粒度生长与形貌形成等理论对纳米四氧化三铁的形成机理进行了研究,并且研究了纳米四氧化三铁的吸波机理,认为纳米四氧化三铁的吸波机制为自然共振、磁滞损耗和介电损耗。研究了纳米Fe3O4及其复合材料在2～18GHz频率范围内的电磁参数及微波吸收性能。介电损耗正切值与磁滞损耗正切值的的检测结果表明,不同形貌、不同粒度的纳米四氧化三铁的吸波性能不同并且得出结论：分散性能好的10 nm左右的类球形纳米四氧化三铁的吸波性能最优。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米四氧化三铁的基本磁学性质
• 1.3 纳米四氧化三铁的应用
• 1.3.1 纳米四氧化三铁在生物医药方面的应用
• 1.3.2 纳米四氧化三铁在磁性液体方面的应用
• 1.3.3 纳米四氧化三铁在催化剂载体方面的应用
• 1.3.4 纳米四氧化三铁在磁记录材料方面的应用
• 1.3.5 纳米四氧化三铁在高梯度磁分离器方面的应用
• 1.3.6 纳米四氧化三铁在静电复印显影剂方面的应用
• 1.3.7 纳米四氧化三铁在微吸波材料方面的应用
• 1.4 纳米四氧化三铁研究现状
• 1.5 四氧化三铁纳米颗粒的制备方法
• 1.5.1 微乳液法
• 1.5.2 溶胶-凝胶法
• 1.5.3 水热法
• 1.5.4 电化学法
• 1.5.5 模板法
• 1.5.6 共沉淀法
• 1.6 纳米四氧化三铁制备技术存在的问题
• 1.7 论文的研究目的和意义
• 1.8 论文的研究内容
• 第2章 试验方法与表征方法
• 2.1 试验试剂、设备及检测仪器
• 2.1.1 试验试剂
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.2 试验方法及工艺流程
• 2.2.1 纳米四氧化三铁制备方法
• 2.2.2 纳米四氧化三铁制备工艺流程
• 2.3 纳米四氧化三铁的表征方法
• 2.3.1 纳米四氧化三铁物相与粒度的表征方法
• 2.3.2 纳米四氧化三铁形貌的表征方法
• 2.3.3 纳米四氧化三铁吸波性能的表征方法
• 3O₄的制备'>第3章 纳米Fe₃O₄的制备
• 3.1 晶形控制剂种类的影响
• 3.1.1 羧基类有机试剂的影响
• 3.1.2 羟基类有机试剂的影响
• 3.2 铁盐种类的影响
• 3.3 沉淀剂种类的影响
• 3.4 沉淀反应时间的影响
• 3.5 沉淀晶化时间的影响
• 3.6 铁盐溶液浓度的影响
• 3.7 沉淀剂浓度的影响
• 3.8 反应温度的影响
• 3.9 晶化温度的影响
• 3.10 机械搅拌速度的影响
• 3.11 小结
• 3.11.1 晶形控制剂种类的影响因素
• 3.11.2 化学沉淀反应过程的影响因素小结
• 3O₄与介孔沸石的复合'>第4章 纳米Fe₃O₄与介孔沸石的复合
• 3O₄与介孔沸石的的复合方法'>4.1 纳米Fe₃O₄与介孔沸石的的复合方法
• 4.1.1 制备中复合法
• 4.1.2 直接复合法
• 3O₄与介孔沸石复合结果与表征'>4.2 纳米Fe₃O₄与介孔沸石复合结果与表征
• 3O₄与介孔沸石吸波性能的讨论'>4.2.1 纳米Fe₃O₄与介孔沸石吸波性能的讨论
• 3O₄与介孔沸石的不同复合方法的结果讨论'>4.2.2 纳米Fe₃O₄与介孔沸石的不同复合方法的结果讨论
• 第5章 机理研究
• 5.1 纳米四氧化三铁的粒度生长及形貌形成机理
• 5.1.1 纳米四氧化三铁的粒度生长机理
• 5.1.2 纳米四氧化三铁形貌形成机理
• 5.2 纳米四氧化三铁吸波机理分析
• 5.2.1 电磁波与材料相互作用原理
• 5.2.2 纳米四氧化三铁的损耗机制
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢