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层状前体法制备的镍锌铁氧体及其特性的拓展

作　者: 周昕
导　师: 祁欣
学　校: 北京化工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 磁性材料 层状前体法 尖晶石铁氧体 多孔材料 比饱和磁化强度
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


具有低矫顽力高饱和磁化强度的软磁材料NiZnFe2O4铁氧体很早就引起了人们极大的兴趣。NiZnFe2O4铁氧体材料由于电阻率高、居里温度高、温度系数低、高频性能良好等优点,在高频段应用非常广泛,常用于高频磁记录领域,如录像机、硬磁盘机和软磁盘机等高密度磁记录系统中。同时由于它可以利用外部磁场控制磁性材料固定化酶的运动,并使固定化酶从反应系统中分离和回收简便,所以近来软磁材料NiZnFe2O4铁氧体也开始被用作固定化酶的磁性载体。软磁材料NiZnFe2O4铁氧体的性能与其制备方法密切相关,传统的制备铁氧体的方法主要包括传统干法和湿化学法。但是这些方法制备的材料具有离子分布不均匀,磁畴结构复杂的缺点,而且产生的铁氧体的比表面积和孔体积较小。本文采用层状前提法来制备软磁材料NiZnFe2O4铁氧体。相对于传统方法,采用层状前体法制备的NiZnFe2O4铁氧体晶体中离子分布均匀,化学组成固定,磁畴结构单一,比饱和磁化强度高,对外表现出优良的磁学性能。此外本文还通过向层状前体中引入一些其它的离子,制备获得多孔的NiZnFe2O4和NiMgZnFe2O4铁氧体,从而实现对铁氧体特性和应用范围的拓展。论文共分为5章。其中第1章为绪论,介绍了本文的研究背景以及磁性材料的相关理论回顾,并对传统的尖晶石铁氧体的制备方法进行了简要的介绍与分析,从而引出本文的研究思路以及研究的创新点。第2章介绍了采用层状前体法制备尖晶石铁氧体NiZnFe2O4的过程及其性能的研究。第3章介绍了具有多孔特性的尖晶石铁氧体NixZn1-xFe2O4的制备方法及其主要性能。即通过在利用层状前体法制备的NiZnFeⅢ-SO4-LDHs中引入过量Zn2+制备出含有大量ZnO的NixZn1-xFe2O4铁氧体,经NaOH溶液处理除去ZnO后,制备获得多孔性NixZn1-xFe2O4磁性材料。多孔性NixZn1-xFe2O4磁性材料相对于普通的NiZnFe2O4具有大的比表面积和孔体积。第4章介绍了多孔NixMgyZn1-x-yFe2O4尖晶石铁氧体的制备方法及其主要性能。通过在利用层状前体法制备的NiZnFeⅢ-SO4-LDHs中引入过量Mg2+获得NixMgyZn1-x-yFe2O4尖晶石铁氧体,将后者碱处理后,得到了含有MgO的多孔NixMgyZn1-x-yFe2O4铁氧体。多孔NixMgyZn1-x-yFe2O4尖晶石铁氧体相对于多孔性NixZn1-xFe2O4磁性材料,具有了一定的碱特性从而拓展了它的应用范围。第5章阐述了研究的主要结论：利用层状前体法所制备的软磁NiZnFe2O4铁氧体材料具有良好的介电特性,与以往其他它方法所制备的NiZnFe2O4铁氧体相比,具有大的比饱和磁化强度(78.89emug-1)以及小的矫顽力(140e)；多孔性NixZn1-xFe2O4磁性材料相对于普通的NiZnFe2O4具有大的比表面积(3.8878m2/g到16.3845m2/g)和孔体积(0.027559 cm3/g到0.161157 cm3/g)；多孔性NixMgyZn1-x-yFe2O4尖晶石铁氧体的孔分布比较均匀,比表面积大,且相对于多孔性NixZn1-xFe2O4,多孔性NixMgyZn1-x-yFe2O4由于存在MgO,在碱性催化及固定化酶等方面有一定的应用前景。

全文目录


摘要  4-7
ABSTRACT  7-16
符号说明  16-17
第1章 绪论  17-34
  1.1 研究背景  17-18
  1.2 相关理论回顾  18-22
    1.2.1 物质磁性的来源  18-19
    1.2.2 磁性材料的内涵及分类  19-21
    1.2.3 磁性材料的磁滞性  21-22
  1.3 铁氧体磁性材料  22-24
    1.3.1 铁氧体的简介  22
    1.3.2 铁氧体的应用  22-24
  1.4 尖晶石铁氧体  24-26
    1.4.1 尖晶石型铁氧体的晶体结构  24-25
    1.4.2 尖晶石型铁氧体中金属离子的分布规律  25-26
  1.5 铁氧体的制备方法  26-31
    1.5.1 传统干法  27-28
    1.5.2 自蔓延高温合成  28-29
    1.5.3 溶胶—凝胶法  29
    1.5.4 化学共沉淀法  29-31
    1.5.5 微乳液法  31
  1.6 研究内容及创新点  31-34
    1.6.1 研究的内容  31-33
    1.6.2 文章的创新点  33-34
第2章 层状前体法制备的NiZnFe_2O_4铁氧体的磁特性研究  34-41
  2.1 实验原料  34
  2.2 NiZnFe_2O_4铁氧体的制备  34-35
    2.2.1 层状前体前体NiZnFe-SO_4-LDHs的制备  34-35
    2.2.2 NiZnFe_2O_4铁氧体的制备  35
  2.3 样品的表征  35
    2.3.1 材料粉末的X射线衍射分析  35
    2.3.2 安捷伦阻抗分析仪  35
    2.3.3 振动样品磁强计测定  35
  2.4 NiZnFe_2O_4铁氧体的结构分析  35-37
  2.5 NiZnFe_2O_4的各项磁学性能  37-40
    2.5.1 NiZnFe_2O_4铁氧体复数磁导率的测试研究  37-38
    2.5.2 NiZnFe_2O_4铁氧体介电常数的研究  38-39
    2.5.3 NiZnFe_2O_4铁氧体静态磁参数的研究  39-40
  2.6 小结  40-41
第3章 多孔结构对Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4磁性材料特性的影响  41-50
  3.1 实验原料  41-42
  3.2 多孔Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4铁氧体的制备  42
    3.2.1 NiZnFe~Ⅲ-SO_4-LDHs层状前体的制备  42
    3.2.2 多孔性Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4的制备  42
  3.3 样品的表征  42-43
    3.3.1 材料粉末的X射线衍射分析  42-43
    3.3.2 振动样品磁强计测定  43
    3.3.3 透射电镜分析  43
    3.3.4 比表面积—孔径分布测度分析  43
  3.4 Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4的结构分析  43-45
  3.5 Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4尖晶石铁氧体的成孔机理  45-46
  3.6 孔结构对样品比饱和磁化强度的影响  46-47
  3.7 NaOH溶液处理前后Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4结构比较  47
  3.8 NaOH溶液处理前后Ni_xZn_(1-x)Fe_2O_4孔结构的比较  47-48
  3.9 小结  48-50
第4章 多孔Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4尖晶石铁氧体的制备及特性研究  50-58
  4.1 实验原料  50
  4.2 多孔性Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4的制备  50-51
    4.2.1 层状前体NiMgZnFe~Ⅲ-LDHs的制备  50-51
    4.2.2 多孔性Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4的制备  51
  4.3 样品的表征  51-52
    4.3.1 材料粉末的X射线衍射分析  51
    4.3.2 振动样品磁强计测定  51
    4.3.3 比表面积—孔径分布测度分析  51-52
  4.4 实验结果与分析  52-56
    4.4.1 Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4尖晶石铁氧体的结构  52-53
    4.4.2 Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4尖晶石铁氧体的比表面及孔径分布  53-55
    4.4.3 Ni_xMg_yZn_(1-x-y)Fe_2O_4尖晶石铁氧体的磁学性能  55-56
  4.5 小结  56-58
第5章 结论  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
研究成果及发表的学术论文  65-66
导师简介  66
作者简介  66-67
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 铁氧体、氧化物磁性材料
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