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在科技高速发展的今天,电子器械和各种便携设备日益普及,电子元件在生产和生活中的地位和作用与日俱增,其产量和使用量亦随之大幅度上升。锰锌铁氧体又称磁性陶瓷,是具有尖晶石结构的非金属软磁铁氧体材料,因其具有高磁导率和低功率损耗等物理化学性能,被广泛应用于电子信息产业、家电产业等各种电子设备中。
本研究以分析纯试剂为原料,分别采用EDTA有机络合溶胶-凝胶法、溶胶-凝胶-水热耦合法制备出高磁性能的锰锌铁氧体材料,同时借助于TG-DTA、IR、XRD、SEM和VSM等表征手段,讨论了制备方法、凝胶剂以及Sr2+离子取代对纳米晶锰锌铁氧体磁性能的影响,初步认识了产品微观结构与其磁性能的关系。
研究结果表明:影响产品磁性能的主要因素是制备工艺和化学掺杂;在采用ED7TA有机络合溶胶-凝胶法制备锰锌铁氧体时,当pH=4,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2 h时,可得到粒径在30 nm左右、无其它杂相、结晶性良好的纳米晶锰锌铁氧体材料;延长煅烧时间会增大产品的粒径,但不会影响产品的晶相;利用乙二醇作分散剂能有效地减轻晶粒间的软团聚,降低材料的矫顽力,提高锰锌铁氧体材料的磁性能。在讨论凝胶剂对产品磁性能的影响时,分别采用EDTA、酒石酸及柠檬酸铵为凝胶剂成功制备出结晶性良好、无其它杂相的锰锌铁氧体,发现以柠檬酸铵为凝胶剂所得产品具有较好的磁性能。在Sr2+取代量为0-0.20范围内时,研究了锰锌铁氧体磁性能的变化规律,发现随着Sr2+取代量的增加,所得Sr2+取代Mn-Zn铁氧体的粒径逐渐变小;当Sr2+取代量为0.10时,产品的饱和磁化强度达到最大值37.86 emu/g。溶胶-凝胶-水热耦合法所得锰锌铁氧体表现出良好的磁性能,当NaOH的浓度为1.5 mol/L时,反应温度为260℃,反应时间为6 h时,可形成具有尖晶石结构的Mn-Zn铁氧体晶体,研究发现溶液碱性的大小能明显影响产品的磁性能。
本论文的创新之处在于:首次采用溶胶-凝胶-水热法成功制备了锰锌铁氧体,并系统讨论了制备条件,得出了最佳制备参数;初步认识了锶取代对产品微观结构及磁性能的影响机理,认为:添加适量杂质离子可以改变晶格的形状或造成晶格缺陷,从而提高产品的磁性能。
本文研究了一些锰锌铁氧体的制备新工艺,克服了传统工艺(干法和湿法)制备锰锌铁氧体不足,具有一定的理论意义和良好的应用前景,为高性能锰锌铁氧体材料的制备提供了一些有益的基础数据。