钴镝复合铁氧体纳米磁颗粒的合成及性能研究.doc

钴镝复合铁氧体纳米磁颗粒的合成及性能研究纳米铁氧体磁颗粒是一类纳米磁性材料,具有小尺寸效应、界面效应、表面效应,超顺磁性等特性。在外磁场作用下,具有特殊的光学、力学、电学、磁学等特性,在高密度磁记录介质、吸波材料、密封、润滑、矿物分离、催化剂和生物医学工程等领域得到应用。随着纳米应用技术的迅速发展,对铁氧体物理、化学性能和磁性能要求的提高,磁性能单一的纳米铁氧体磁颗粒无法满足不同领域对多功能磁性材料应用的需求。目前,国内外相关学者采用掺杂、替换等方法改变铁氧体的相组成,获得了不同特性的铁氧体纳米磁性材料,满足了不同的应用要求。本研究用稀土元素Dy、过渡元素Co对铁氧体进行掺杂,制备出磁特性不同的钴镝复合铁氧体纳米磁颗粒材料,具体内容如下：以Fe2(SO4)3·xH2O、FeSO4·7H2O、CoCl2·xH2O、Dy(NO3)3·xH2O为原料,NaOH为沉淀剂,采用化学共沉淀法通过改变CoCl2·xH2O的用量(wt),制备出不同粒径与磁性能的钴镝复合铁氧体纳米磁颗粒。为避免磁颗粒在干燥时产生硬团聚,在反应过程中加入适量的月桂酸对其进行了表面修饰。在摩尔比n(Fe2+)/n(Fe3+)/n(Dy3+)=1:2:0.011的条件下,研究了Co2+的掺杂量对产物的化学成分、粒径、相组成、晶型结构及室温磁特性能的影响。用X射线荧光光谱仪(XRF)分析磁颗粒中的金属氧化物及其含量；用X射线衍射仪(XRD)分析产物的相组成、晶型结构并确定磁颗粒的平均粒径；用超导量子磁强计(SQUID)测试了表面修饰后的样品在常温下的磁性能。XRF分析结果表明,产物中主要金属氧化物为Fe2O3、Co3O4、Dy2O3,掺Co2+量不同,主要金属氧化物的含量不同,样品为Fe(Ⅲ)-Dy(Ⅲ)-Co(Ⅲ)-Co(Ⅰ)混合氧化态的化合物；XRD图谱表明,磁颗粒的物相主要是Fe304,结构为面心立方尖晶石型,且晶化程度较高,平均粒径随掺Co2+量的改变而不同,分别为16.03nm、13.35nm、16.64nm、17.26nm、13.92nm;SQUID测试结果表明,掺Co2+量对样品的磁特性有重要的影响,与未掺Co2+的镝铁氧体样品相比,其饱和磁化强度(Ms)降低、矫顽力(Hc)和剩余磁化强度(Mr)显著提高,在室温下不具有超顺磁性的特征。