Ni-Cu-Co铁氧体磁性材料的制备及掺杂特性的研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vacer2008
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在材料科学领域具有磁性的材料已经成为电存储设备领域相当感兴趣的主题。本文使用溶胶-凝胶自燃技术制备的纳米铁氧体颗粒开辟了磁性材料的新用途,例如电力电子中的磁数据存储,化学科学药物载体领域的磁性靶向,医学中的磁共振成像中的造影剂等。同时,铁氧体的磁性能受样品的粒径,粒度分布和粒子间距的影响也是比较大的。由于低涡流损耗,镍铜钴铁氧体被广泛用于电力应用中的发电,转换和调节。此外,它们具有高稳定性,低成本,重量轻和体积小的优点,因此更受欢迎。在这项工作中,我们主要使用溶胶-凝胶自燃法系统地制备了Ni-Cu-Co铁氧体纳米颗粒,并对其磁性性能进行了分析和研究。主要的工作有三部分,分别如下:1.制备了不同温度烧结下的Ni0.2Cu0.2Co0.6Fe2O4纳米颗粒。由XRD观察到所制备的样品都具有单相立方尖晶石结构。制备的样品的粒度在23和36 nm之间。随着烧结温度的增加,晶格常数和粒度增加。FTIR光谱显示特征峰v1在588 cm-1附近,这个测量结果也证实了样品的尖晶石结构的形成。随着烧结温度从600℃升高到700℃,磁性能显著增加。在Hm处dM/dH的峰值高度增加表明具有良好结晶性的立方尖晶石结构的样品的磁稳定状态。2.采用溶胶-凝胶自燃法制备了化学成分为Ni0.2Cu0.2Co0.6Fe2-xYxO4(x=0.0、0.025、0.05、0.075、0.1)的Y3+离子掺杂Ni-Cu-Co纳米铁氧体。由XRD观察出样品具有立方尖晶石结构。从FTIR测量结果也证实了样品的尖晶石结构的形成。随着Y3+离子含量的增加,四面体吸收带向高频一侧移动。通过EDX证明合成的铁氧体具有纯相和结构,并成功实现了Y3+离子掺杂。VSM的数据测量结果表明随着Y3+离子含量的增加,样品的Ms和Mr先增大后减小,而且Ms和Mr取得最大值是在x=0.025时。同时还发现掺杂Y3+离子后,样品的矫顽力明显地降低。对比与纯样品和其它Y3+离子含量的样品来说,样品获得最好的磁性性能是在x=0.025。开关场分布(SFD)和矩形比(Mr/Ms)也取得最佳性能是在掺杂量x=0.025。3.使用溶胶-凝胶自燃法成功合成Bi离子掺杂的Ni0.2Cu0.2Co0.6Fe2-xBixO4(x=0.0、0.025、0.05、0.075、0.1)纳米颗粒。XRD结果表明所制备的样品呈现立方尖晶石结构。制备的样品的粒径变化非常小。获得的FTIR测量也证实了尖晶石结构的形成。同时,随着铋含量增加,四面体吸收带向高频一侧移动。通过TEM图像观察制备的样品在放大倍数下的形态和粒度。TEM图像显示存在颗粒为球形立方形颗粒。通过EDX证明合成的铁氧体具有纯相和结构,成功地实现了Bi3+掺杂。所制备的样品中的金属阳离子的再分布是通过X射线光电子能谱所证实的。制备样品所有化学元素在尖晶石铁氧体晶格中都以合适的价态存在。随着铋离子含量的增加,磁性性能Ms,Mr和Hc降低,且各向异性常数(K),磁矩和矩形比(Mr/Ms)也是降低的。这表明非导电域粒子的存在与掺杂含量一致。高孔隙率导致高矫顽力。SFD越小以及矩形比越大,这对于高密度磁记录介质材料是非常重要的。通过数据分析,纯样品的交换场分布(SFD)和矩形比(Mr/Ms)值是最好的。这表明掺杂Bi3+离子的Ni-Cu-Co铁氧体具有低磁性。
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