尖晶石型纳米晶铁氧体的制备及电磁微波吸收性能研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:njcdst
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微波吸收材料在军事领域有着重要的理论和应用价值,在未来战争及武器发展方面起十分重要的作用。纳米金属复合氧化物材料制备及材料对电磁波的能量吸收机理研究,具有重要的理论和实际意义。本文以丙烯酰胺为聚合单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法进行了尖晶石型纳米晶铁氧体的制备及其电磁性能和微波吸收性能的研究。取得以下主要成果:(1)采用高分子凝胶法研究了纳米晶镍铁氧体(NiFe2O4)的制备。考察了单体与网络剂的配比、反应温度、反应时间对凝胶形成的影响,优化了工艺条件。通过差热-热重分析(DSC-TG),傅立叶变换红外光谱(FT-IR),粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等现代化测试手段,对凝胶及焙烧后的产物进行表征,对产物的电磁性能进行了研究。结果表明,干凝胶为无定型状态,焙烧至500℃时,形成纯相的尖晶石型纳米晶;焙烧温度为500℃,600℃,700℃,800℃和900℃时,粉体平均粒径分别约为8,20,45,80和120nm,红外光谱显示金属-氧离子(M-O)键的特征吸收峰红移了23cm-1;纳米晶在8.2~12.4GHz的测试频率范围内具有介电损耗与磁损耗,随着热处理温度的升高,纳米晶镍铁氧体的介电损耗、磁损耗和反射率增加,反射率随着试样厚度的增加而增大,其吸收峰值随厚度的增加而向低频移动;(2)采用高分子凝胶法制备了纳米晶ZnFe2O4,Ni0.5Zn0.5Fe2O4和Ni0.4Co0.4Zn0.2Fe2O4,并对凝胶及焙烧后的产物进行了表征。考察了焙烧温度对材料的红外吸收峰、电磁损耗和反射损耗的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,纳米晶ZnFe2O4和ZnFe2O4的红外吸收峰分别向高波数移动了25cm-1和23cm-1,材料的介电损耗、磁损耗及反射率增加。探讨尖晶石型铁氧体纳米材料的微波吸收机制得知,在超细材料的微波能量损失中,除了共振损耗外,微波能量经过晶粒表面自旋波系统到晶格的驰豫过程成为能量损耗的主渠道。此外,纳米材料的小尺寸效应和界面效应等也会造成微波能量的损失。(3)采用高分子凝胶法进行了纳米晶=0.2,0.5和0.8)和CoxZn1-xFe2O4(x=0.2,0.5和0.8)的制备研究,考察了不同含量的Ni2+和CO2+离子对材料的红外吸收峰、晶格常数、电磁损耗和反射损耗的影响。结果表明,x从0.2增加到0.8时,由于正尖晶石型铁氧体材料向反尖晶石型铁氧体过渡,键力常数不断增大,Fe-O键之间伸缩振动的改变,导致NixZn1-xFe2O4和CoxZn1-XFe2O4的红外吸收峰分别从567cm-1、561cm-1蓝移到609cm-1、584cm-1,NixZn1-xFe2O4、CoxZn1-xFe2O4的晶格常数分别从0.8442nm、0.8451nm减小到0.8364nm和0.8409nm,电磁损耗和反射损耗增大;(4)采用高分子凝胶法进行了纳米晶铁氧体不同稀土离子的掺杂改性研究,制备了NiLaxFe2-xO4(x=0.0,0.05,0.10和0.15)和Ni0.5Zn0.5RE0.05Fe1.95O4 (RE=Ce, La和Y)。考察了中不同La含量及不同稀土离子对材料结构及性能的影响。结果表明,NiFe2O4掺杂La的量为0.05时,形成纯相的尖晶石,La3+替换了部分的Fe3+进入到尖晶石型结构,当掺杂La3+的量为0.1和0.15时,完整的尖晶石结构被部分破坏,尖晶石型特征峰强度变弱,产生了杂相LaFeO3;随着掺杂量的增大,NiFe2O4粒子由平均粒径约为10nm的规则球形变得不太规则,长棒状杂相越来越多;在8.2-12.4GHz的测试频率范围内,NiLaxFe2-xO4纳米晶具有介电损耗和磁损耗,当La掺杂量从0到0.05时,电磁损耗和反射损耗有一定程度的增加,当La掺杂量为0.1和0.15时,电磁损耗和反射损耗变化较小;对于Ni0.5Zn0.5RE0.05Fe1.95O4(RE=Ce, La和Y),引入RE离子提高了材料的电磁损耗和反射损耗;Ce3+离子的4f电子层未成对电子数增大了分子的饱和磁矩,更显著地提高了材料的吸波损耗特性,掺杂Ce3+离子的电磁损耗和反射损耗大于掺杂La3+离子及掺杂Y3+离子;(5)采用高分子凝胶法合成了纳米晶a-Fe2O3,焙烧干凝胶得到平均粒径约为40nm,分布均匀的纯相a-Fe2O3,粒子尺寸在30-45nm的数量占70%。
其他文献
在异种金属材料的固态扩散连接过程中,为了实现原子的互扩散和有效的冶金结合,需在较高温度下进行长时间连接。但由于异种金属材料之间存在较大的物理、化学和力学性能差异,
计算机技术的出现推动着社会和经济发生巨大变化,一方面计算机计算为了人们的日常生活提供了极大的便利,另一方面,它促进了企业之间向信息化方向、现代化方向发展。在今天企
造纸行业是一个需要大量木材作为原料的传统产业。大量木料的使用给环境保护和可持续发展带来巨大的压力。因此废纸的二次利用成为适应当前经济发展的最佳方式。据统计废纸浆
我国的锑资源非常丰富,锑化合物在石油化工、高分子材料以及生物医药等领域已有广泛的应用。在主族金属元素中,锑的电子数目多、结构复杂,锑离子的配位能力强,其空间结构的多
碳纳米管的纯化、化学修饰及将其作为药物缓释载体的研究为当前最热门的课题之一。本文对碳纳米管的制备工艺、化学改性方法、纯化技术及其在药物载体领域的研究前沿进行了深
稀土掺杂的金属氧化物微/纳米材料在纳米器件、光电器件、微传感器、催化、气敏以及磁性等领域有着广泛的应用前景。发展新的合成方法,获取特定尺寸、形貌、维度、单分散性的
由上海强生制药有限公司与《中国社区医师》杂志社联合开展的"强生泰诺杯——社区爱心天使大奖赛"已启动,请根据相关文章将第3期、7期、11期、15期的参赛答题卡连续4次正确填
碳纳米纤维(Carbon nanofiber)由于其优异的机械强度、化学稳定性、高的长径比以及易于表面官能化等性能逐渐成为研究的热点。通过静电纺丝-碳化法制备的碳纳米纤维材料还具
<正>当今社会正处在一个技术革新突飞猛进的大环境下,各种新兴技术的出现无时无刻不在影响着我们的生活,随着Web2.0时代的全面到来、移动互联网络的广泛应用,以及手机生产厂
杭州女装是杭州这座城市的一张金名片,近年来取得了很大的发展,但是杭州女装企业在营销方面也存在着一些亟待解决的问题。绿色营销作为一种先进的营销理念,值得杭州女装企业