【摘 要】
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氧化铁纳米材料因其特别的物理及化学性质在很多领域都得到了应用,如高密度磁存储、磁电机、磁流体、传感器、生物医疗、太阳能电池等领域,所以氧化铁纳米材料一直以来得到人们广泛的研究。ε-Fe2O3是近年备受关注的一种氧化铁纳米材料,在室温下具有极高的矫顽力,因此ε-Fe2O3在高密度磁存储和微波吸收等领域有重要的应用价值。但高质量ε-Fe2O3纳米材料的合成仍然是一项困难的工作。探索高效率、低成本的ε-
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氧化铁纳米材料因其特别的物理及化学性质在很多领域都得到了应用,如高密度磁存储、磁电机、磁流体、传感器、生物医疗、太阳能电池等领域,所以氧化铁纳米材料一直以来得到人们广泛的研究。ε-Fe2O3是近年备受关注的一种氧化铁纳米材料,在室温下具有极高的矫顽力,因此ε-Fe2O3在高密度磁存储和微波吸收等领域有重要的应用价值。但高质量ε-Fe2O3纳米材料的合成仍然是一项困难的工作。探索高效率、低成本的ε-Fe2O3纳米材料合成方法具有重要的意义。本论文研究了以气相二氧化硅压结体为多孔载体来制备纯ε-Fe2O3及铝掺杂ε-Fe2O3纳米材料。这种方法具有简单方便、耗时少等优点,并且制备出的ε-Fe2O3纳米材料矫顽力大且杂相少。本论文还研究了利用多孔阳极氧化铝模板制备高矫顽力氧化铁纳米线。下面是本论文的具体研究内容:一、以气相二氧化硅压结体为载体,将其浸渍到具有不同铁铝摩尔比的九水合硝酸铁和氯化铝的混合溶液中,之后进行退火制备出ε-AlxFe2-xO3（x=0、0.125、0.167、0.222和0.4）纳米颗粒。探索了铝掺杂对ε-AlxFe2-xO3纳米颗粒的影响。研究发现掺杂Al3+可以减小ε-AlxFe2-xO3纳米颗粒的平均粒径尺寸,有效减少样品中α-Fe2O3杂质的形成。磁性研究发现ε-AlxFe2-xO3样品的低温磁相变温度随着Al3+含量的增加而降低。并且低温磁相变最终在x≥0.222的样品中消失。ε-AlxFe2-xO3样品具有很大的矫顽力。随着Al3+含量的增加,ε-AlxFe2-xO3的室温矫顽力先增大到16.81 k Oe,然后逐渐减小。研究了制备气相二氧化硅压结体的压强对生长ε-AlxFe2-xO3纳米颗粒的影响。发现压强越大,气相二氧化硅载体的孔隙越小,制得的样品中ε-AlxFe2-xO3纳米颗粒的尺寸越小。而且样品里的α-Fe2O3杂质也减少。二、以氧化铝为模板,将其浸渍到九水合硝酸铁和氯化铝的混合溶液中,烘干之后进行退火,制备出了含有ε-Fe2O3的氧化铁纳米线阵列。制备的纳米线的平均直径约为39 nm,和使用的氧化铝模板的孔径基本一致。发现在合成的氧化铁纳米线中除了ε-Fe2O3晶粒,还含有大部分的α-Fe2O3晶粒。氧化铁纳米线阵列的矫顽力为4833 Oe,比一般的纯相ε-Fe2O3的矫顽力要小,这应该源于氧化铁纳米线中含有大部分的α-Fe2O3相。但又比通常的α-Fe2O3的矫顽力要大,这应该是由氧化铁纳米线中的ε-Fe2O3相和α-Fe2O3相之间的磁耦合效应导致的。三、以氧化铝为模板,制备了Co Fe2O4纳米线阵列。并研究了其结构和磁学性质。Co Fe2O4纳米线排列均匀,直径大约为38 nm。室温下的矫顽力为776 Oe,剩磁比Mr/Ms约等于0.3。Co Fe2O4纳米线的矫顽力及剩磁比较低,这应该是由于Co Fe2O4纳米线是由直径较小的纳米颗粒构成的多晶纳米线。这一研究提供了大规模制备Co Fe2O4纳米线阵列的方法,且在高密度数字记录介质方面有较高的应用前景。
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