镍锌铁氧体纳米材料的制备及磁性能研究

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近年来,随着通信信号的高频化发展和微电子器件的小型化和轻量化发展趋势,对开发高磁导率、高饱和磁化强度、高截止频率的软磁材料提出了日益迫切的要求。作为一种性能优异的高频软磁材料,镍锌铁氧体在抗电磁干扰电子元器件中有广泛的应用。但是该材料的应用频率相对较低,不能满足通讯高频化的发展需要。镍锌铁氧体纳米粒子的化学组成、尺寸分布以及颗粒形貌等结构因素对其磁性能有重要影响,因而通过调控制备工艺参数(包括pH值、原料化学配比、温度、时间等)研究镍锌铁氧体纳米材料的结构和磁性能的关系,对开发高性能的高频噪声抑制材料具有重要的理论和实践意义。本论文利用水热法,通过研究不同溶液pH值、镍锌配比和温度对镍锌铁氧体纳米粒子磁性能和结构形貌的影响,研究的主要内容如下:1.研究了不同镍锌比例对水热法制备NixZn1-xFe2O4纳米粒子形貌和磁性能的影响。结果表明,当x=O.6时具有最高的饱和磁化强度,其晶粒平均大小为35nm,形状多为球形,饱和磁化强度为64.93emu·g-1。2.研究了pH值、表面包裹剂、温度对Ni0.6Zn0.4Fe2O4纳米粒子制备过程和产物形貌及磁性能的影响。结果表明,pH值通过影响不同金属离子的沉淀能力影响了制备纳米材料的化学组成和磁性能,当pH=10时,所制备的镍锌铁氧体具有最高的饱和磁化强度Ms=65.5emu·g-1。表面包裹剂与制备铁氧体表面的结合能与包裹剂分子的官能团种类相关,因而影响了制备材料的尺寸分布和形貌。3.通过溶剂选择,成功应用无水乙醇制备了羰基铁粉与镍锌铁氧体纳米粒子按不同体积比例的复合材料。形貌观察和磁性能测试结果表明,镍锌铁氧体纳米粒子吸附在铁粉表面及铁粉粒子的间隙,在有效降低铁粉导电能力的同时有利于提高磁导率。当体积比(Viron/Vferrite)在0-3间,饱和磁化强度Ms显著提高,在5:1之后稳定在190-200emu·g-1之间。
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