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不同微结构三氧化二铁的水热合成及其磁学性能研究

作　者: 包柳
导　师: 杨合情
学　校: 陕西师范大学
专　业: 材料学
关键词: α-Fe2O3 水热法 磁学性能 纳米片 纳米方块 纳米纺锤 纳米颗粒
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文采用简单的水热法制备出α-Fe2O3纳米片、纳米方块以及纳米纺锤和纳米颗粒,采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、透射电子显微镜等对产物的形貌和结构进行了表征。研究了各种纳米结构的形成过程,提出了可能的生长机理。研究了所制备各种纳米结构的磁学性能,探讨了α-Fe2O3纳米结构的微结构及其磁学性能的本质联系。(1)单晶α-Fe2O3纳米片的制备及其尺寸依赖的磁学性能研究：在NaH2PO4的存在下,通过FeCl3和NaOH溶液200℃水热反应12 h得到直径为132-150 nm的单晶α-Fe2O3纳米片。研究了NaH2PO4在纳米片形成过程中所起的作用,发现纳米片是磷酸盐吸附和刻蚀的协同作用的结果。通过往该体系中加入乙二醇,将纳米片的直径减小到91-112 nm和78-92 nm,并且研究了不同尺寸α-Fe2O3纳米片在室温下的磁滞回线。结果发现随着纳米片尺寸的减小,剩余磁化强度和矫顽力均减小。(2)不同尺寸单晶α-Fe2O3纳米方块的可控合成及其尺寸依赖的磁学性能研究：FeCl3溶液与NaOH在140℃下水热反应12-15 h,制备出α-Fe2O3纳米方块。通过改变体系中FeCl3溶液的浓度和反应时间实现了不同尺寸方块的制备。研究了方块的形成过程,发现纳米方块是Fe8(OOH)16Cl1.3由分解得到的。测试了不同尺寸α-Fe2O3方块室温下的磁滞回线。结果发现,随着方块尺寸的增大,剩余磁化强度和矫顽力均呈现增大的趋势。(3) a-Fe2O3纳米纺锤和纳米颗粒的可控合成及其磁学性能研究：在(1)的水热体系中,增大FeCl3和NaH2PO4的摩尔比,在200℃下水热反应12 h分别得到了α-Fe2O3纳米纺锤和纳米颗粒。研究了NaH2PO4和Cl-在它们形成过程中所起的作用,结果发现,纳米纺锤和颗粒的形成是NaH2PO4和Cl-共同作用的结果。测试了它们在室温下的磁滞回线,结果表明,各向异性较强的纳米纺锤比纳米颗粒具有更大的剩余磁化强度和矫顽力。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-22
  1.1 引言  8
  1.2 α-Fe_2O_3纳米材料的研究进展  8-20
    1.2.1 不同形貌α-Fe_2O_3纳米结构的制备  9-18
    1.2.2 α-Fe_2O_3纳米结构的相关性质研究  18-20
  1.3 本课题的提出及其意义  20-21
  1.4 本论文的研究工作  21-22
第2章 单晶α-Fe_2O_3纳米片的制备及其尺寸依赖的磁学性能研究  22-36
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验部分  23-24
    2.2.1 实验试剂  23
    2.2.2 α-Fe_2O_3纳米片的制备  23
    2.2.3 产品的结构表征  23-24
  2.3 结果与讨论  24-35
    2.3.1 α-Fe_2O_3纳米片的SEM、XRD和TEM分析  24-26
    2.3.2 各种反应物对产物形貌的影响  26-28
    2.3.3 α-Fe_2O_3纳米片的生长机理  28-31
    2.3.4 不同尺寸α-Fe_2O_3纳米片的制备及表征  31-33
    2.3.5 不同尺寸α-Fe_2O_3纳米片的磁学性能研究  33-35
  2.4 结论  35-36
第3章 不同尺寸单晶α-Fe_2O_3纳米方块的可控合成及其尺寸依赖的磁学性能研究  36-48
  3.1 引言  36-37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 实验试剂  37
    3.2.2 α-Fe_2O_3纳米方块的制备  37
    3.2.3 产品的结构表征  37-38
  3.3 结果与讨论  38-46
    3.3.1 α-Fe_2O_3纳米方块的SEM、XRD和TEM分析  38-40
    3.3.2 α-Fe_2O_3纳米方块的生长机理  40-42
    3.3.3 不同尺寸α-Fe_2O_3纳米方块的制备  42-44
    3.3.4 不同尺寸α-Fe_2O_3纳米方块的磁学性能  44-46
  3.4 结论  46-48
第4章 α-Fe_2O_3纳米纺锤和纳米颗粒的可控合成及其磁学性能研究  48-62
  4.1 引言  48-49
  4.2 实验部分  49-50
    4.2.1 实验试剂  49
    4.2.2 α-Fe_2O_3纳米结构的制备  49
    4.2.3 产品的结构表征  49-50
  4.3 结果与讨论  50-60
    4.3.1 α-Fe_2O_3纳米结构的SEM和XRD分析  50-51
    4.3.2 α-Fe_2O_3纳米结构的TEM分析  51-53
    4.3.4 反应物对产物形貌的影响  53-56
    4.3.4 α-Fe_2O_3纳米结构的形成过程  56-59
    4.3.5 α-Fe_2O_3纳米结构的磁学性能研究  59-60
  4.4 结论  60-62
结论  62-64
参考文献  64-72
致谢  72-74
攻读学位期间研究成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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