一维铁氧化物的合成、形成历程及性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jjaijjai
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本文以FeCl2为原料,采用液相沉积-空气氧化法中的两步法制备了针状γ-FeOOH,分别讨论了晶种制备阶段反应温度和碱比(nOH-/nFe2+)及晶种长大阶段反应温度和碱液滴加速率对产物的组成、形貌和晶体结构规整程度的影响,并对比研究了γ-FeOOH和α-FeOOH的热行为。结果表明,针状γ-FeOOH生成包括晶种形成和晶种长大两个过程,最佳合成条件下所得γ-FeOOH的颗粒长径比为1415;γ-FeOOH与α-FeOOH高温焙烧产物均为α-Fe2O3且焙烧物的颗粒一维形貌均会随着焙烧温度的升高而逐渐减弱并最终消失;γ-FeOOH焙烧物α-Fe2O3是γ-FeOOH脱-OH形成的γ-Fe2O3再经相变而生成的,而α-FeOOH焙烧物α-Fe2O3则是α-FeOOH脱-OH直接生成,形成历程的差异导致α-FeOOH焙烧物的晶体结构规整程度明显较高且其颗粒长径比随着焙烧温度升高而减小的程度明显降低。分别以所制备的针状γ-FeOOH和α-FeOOH为原料,采用化学沉淀-局部规整法均制得棒状BaFe12O19。经XRD、SEM、EDS、TG-DTA和FTIR等表征技术研究了两种FeOOH为原料制备BaFe12O19的形成历程及其异同。结果表明,以γ-FeOOH和α-FeOOH为原料制备的前驱体γ和前驱体α均为针状结晶态BaCO3包覆FeOOH复合物,前驱体在焙烧过程中经过FeOOH脱羟基反应、中间相α-Fe2O3和BaFe2O4生成反应及两中间相反应得到终产物BaFe12O19。共性之外,两个形成历程也存在明显差异:前驱体α焙烧中间相α-Fe2O3直接由α-FeOOH脱羟基形成,而非γ-FeOOH脱羟基生成的γ-Fe2O3再经相转变而形成,因而其结晶有序程度相对较高;这进一步引起发生BaFe2O4生成反应时前驱体α焙烧物中BaCO3的结晶有序程度较高且其焙烧中间相BaFe2O4生成速率和结晶有序程度略低。这些差异导致前驱体α1000℃焙烧物的结晶有序程度和纯度均低于前驱体γ1000℃焙烧物,但颗粒长径比却较高。基于棒状BaFe12O19的形成历程,研究了主要合成条件对BaFe12O19纯度和晶体结构规整程度及形貌的影响。结果表明,钡盐沉淀剂类型对前驱体焙烧物的纯度及晶体结构规程程度存在影响,以BaCO3为沉淀剂时,其在水中较低的溶解度使反应体系中Ba2+的加入量可精确控制,从而可以获得单一的BaFe12O19产物;使用γ-FeOOH为原料制备BaFe12O19时,对前驱体进行预烧和加入NaCl添加剂的方法进行预处理,可以在较低前驱体焙烧温度下制得BaFe12O19。对化学沉淀-局部规整法制得BaFe12O19的磁性能研究结果表明,BaFe12O19的一维棒状形貌特征对其矫顽力存在较大的影响,颗粒长径比越大则其的矫顽力越大;BaFe12O19的纯度及晶体结构规整程度对其饱和磁化强度、剩余磁化强度及Hc均存在影响。
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