磁性纳米粒子MFe_2O_4的制备及其磁性能

为探究Fe_3O_4类磁性纳米粒子磁性能的优劣,采用水热合成法,将相同摩尔比例的Co、Nd、Ce、La和Ni掺杂到Fe_3O_4中,形成具有通式MFe_2O_4的磁性纳米粒子。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、动态激光散射粒径(DSL)和振动样品磁强(VSM)测试,分析了纳米粒子的结构、形貌、元素组成、粒径以及磁性能。结果表明,水热合成法可成功地将Co、Nd、Ce、La和Ni掺杂到Fe_3O_4主晶当中,形成圆形结构纳米粒子,粒子分散性好。其中,CoFe_2O_4的粒径最大,结晶能力最强,使得其具有较高的饱和磁化强度和极高的矫顽力,因此硬磁性能好。3组稀土(Nd、Ce和La)掺杂的纳米粒子中,NdFe_2O_4的粒径最小,同时较高的饱和磁化强度和极低的矫顽力使其具备优异的软磁材料性能。     

BiFe1-xTxO3(T＝Co和Ni)的晶体结构和磁性

比较了运用固相烧结法制备的BiFe1-xCoxO3和BiFe1-xNixO3的晶体结构、饱和磁化强度和矫顽力随掺杂量的依赖关系. 结果发现,强磁性的立方结构是掺杂样品磁性的主要来源. Ni掺杂样品的居里温度比Co掺杂样品高,这是由于原子间距和离子种类的不同造成了磁性离子间超交换作用的强弱变化所致. Co离子具有较强的单离子各向异性和偏离立方结构的晶格畸变,造成了Ni掺杂样品的矫顽力比Co掺杂样品低. 变温磁滞回线的结果表明,BiCoO3样品的磁晶各向异性随温度降低而增大.     

Ni掺杂ZnO的结构、光学和磁学性质

利用溶胶-凝胶法制备了Zn1-xNixO(x=0.1 %,0.4 %,0.7 %,1.0 %)粉末,研究了样品的结构、光学和磁学性质.X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现第2相.随着掺杂量的增加c轴晶格常数变小.X射线光电子能谱显示样品中的Ni离子处于+2价态.由紫外可见光吸收谱发现,随着掺杂量的增加能隙逐渐变小,证实了Ni2+对Zn2+的替代.由光致发光谱发现,在390 nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰和以467 nm为中心宽带深能级发光带组成的由缺陷引起的较宽的蓝光.磁化强度测量表明,样品具有室温铁磁性,且随着掺杂浓度的增加,饱和磁化强度增加.当掺杂量为1.0 %时饱和磁化强度最大为0.076 μB/Ni.     

La掺杂双钙钛矿Ba2NiMoO6的磁性和铁电性能

通过固相烧结工艺制备Ba2-xLaxNiMoO6(x=0,0.1)陶瓷样品,采用多晶X射线衍射仪和扫描电子显微技术对样品的物相成分、晶体结构及其表面形貌进行表征与分析.实验样品的X射线衍射谱与理论模拟多晶样品的X射线标准谱比较,显示样品相已经形成.X射线衍射分析结果表明,Ba2NiMoO6晶体原胞(a=b=c=0.8045 nm)属于立方晶系,空间群为Pm3m,布拉格衍射峰(1,1,1),(3,1,1)分别为样品中Ni离子和Mo离子有序占据B位超晶格有序峰,实验显示La掺杂对样品的晶胞参数影响很小.对样品铁电性能的测试表明,A位的替代增强了Ba2NiMoO6的偶极运动,使剩余极化得到提高.通过振动样品磁强计(VSM)测量样品磁化强度与磁场强度的关系,表明样品在室温下呈现顺磁行为.     

不同浓度Co离子掺杂TiO_2纳米颗粒的室温铁磁性研究

通过溶胶凝胶法在空气氛围中550℃退火温度条件下制备了3.5mol%,4.5mol%,5.5mol%Co离子掺杂TiO_2纳米颗粒.XRD、TEM、VSM测试分别表明,随Co离子浓度的升高,样品晶面对应衍射角向高角度方向偏移,衍射峰增强,晶粒尺度增加.4.5mol%和5.5mol%Co离子掺杂对晶粒分散性有影响,晶粒易团簇.所制备的样品中3.5mol%掺杂的样品在室温下表现出铁磁性,在外加磁场为10000Oe时,样品的饱和磁化强度为0.001emu/g,而4.5mol%和5.5mol%掺杂样品在室温下表现为顺磁性.     

Fe掺杂GaN稀磁半导体材料研究

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长出不同Fe掺杂浓度的GaN薄膜,并对其微观结构、表面形貌以及磁学性能进行了研究。对于低掺杂浓度的Fe掺杂GaN样品,X射线衍射和高分辨透射电镜均没有发现其他相物质存在;对于高浓度掺杂的样品,X射线衍射探测到了Fe单质和Fe3N存在。通过高分辨透射电镜图像,观察到了晶格中的Fe3N纳米团簇,并且发现团簇以Fe3N[0002]晶轴平行于GaN[0002]晶轴的方式存在于GaN晶格之中。同时,随着掺杂浓度的增高,薄膜表面粗糙度增加。磁学测量表明,不同掺杂浓度的样品都显现出明显的室温铁磁性。     

水热法制备BiFeO_3纳米颗粒及其交换偏置效应

为了研究BiFeO_3纳米颗粒体系中的交换偏置效应,采用水热合成法制备BiFeO_3纳米颗粒,分别利用X线衍射仪、扫描电子显微镜、磁学测量系统和X线光电子能谱对不同尺寸的样品进行结构表征、形貌表征、磁学性能分析和元素价态分析,并基于核壳结构模型对BiFeO_3纳米颗粒体系中存在的交换偏置效应进行解释.实验结果表明:适当的温度有利于制备出纯相BiFeO_3纳米颗粒,颗粒尺寸约为110nm,且具有良好的分散性和均一性.随着颗粒尺寸的减小,样品的磁性增强,磁化强度在50 kOe磁场下接近0.84 emu/g.在BiFeO_3纳米颗粒体系中观测到了明显的负交换偏置效应,其交换偏置场约为60Oe.此外,由元素价态分析可知,样品中的Fe元素均为二价态和三价态共存.     

Ni掺杂Fe：In2O3稀磁半导体的结构和磁性能

采用高温固相反应法制备出了（In0.9-xFe0.1Nix）2O3（x=0～0.03）。使用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）分析了样品的微结构和室温下的磁性能。结果表明：不同烧结温度下（970°～1100°）对于0≤x≤0.02时,样品均为单相,晶格常数随x变大而降低,在x=0.02时取得最大饱和磁化强度Ms=1.267emu/g（T=300K）。x=0.03时有杂质相析出。对于Fe：In2O3体系无Ni掺杂时表现为顺磁,Ni掺杂后样品为室温铁磁性。结果表明：样品室温铁磁性与载流子浓度和磁性离子的引入有关。     

烧结温度对Co掺杂ZnO稀磁半导体性能的影响

通过溶胶—凝胶法制备了Co掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计等测试手段对Co掺杂ZnO稀磁半导体样品进行了结构和磁性表征.结果表明,随着烧结温度的升高,样品的固溶度逐渐增加.当样品的烧结温度为800℃时,样品为单相的ZnO结构.磁性测试结果表明,Co掺杂ZnO稀磁半导体在室温下具有铁磁性.     

碳纳米管内包覆Fe/Co粒子的磁性能

采用自制的装置,通过阳极弧光放电法制备了内包覆Fe/Co磁性纳米粒子的碳纳米管(CNTs).利用透射电子显微镜(TEM)、拉曼散射光谱和X射线衍射(XRD)对其进行表征,用振动样品磁强计(VSM)检测得到其磁学性能参数.TEM测试表明,CNTs杂质少,管径均匀一致,CNTs内包覆的物质均匀、连续,且为Fe/Co粒子.磁学性质的测量表明, CNTs的磁学性能较包覆前有了很大的改善,其比饱和磁化强度ós为17.30A·m2·kg-1,比剩余磁化强度ór为3.96A·m2·kg-1,矫顽力Hc为31521.60A·m-1.     

FePt/Co纳米复合颗粒的制备及微观结构的研究

纳米双相复合磁体是永磁材料研究的热门领域,具有L10结构的FePt凭借高的磁晶各向异性、稳定的化学性质、高的矫顽力,成为纳米双相复合中硬磁相的首选。将Fe、Pt的无机金属盐作为前驱体与NaCl进行球磨混合,在还原性气氛环境中进行不同温度的热分解处理,制备分散性较好、颗粒尺寸分布均匀的单相L10-FePt,然后通过热分解软磁相Co的前驱体CoCl2·6H2O,使其均匀包覆在FePt纳米颗粒上,制备出磁性能优良的FePt/Co纳米复合颗粒。振动样品磁强计Lake shore 7410测试表明样品具有优良的磁性能,通过X射线粉末衍射证明成分为FePt、Co,通过透射电镜对样品的形貌进行观测,证明FePt/Co双相复合结构形成。     

NiFe2O4/TiO2纳米颗粒材料的磁性及光催化性能研究

采用水热合成工艺制备了NiFe_2O_4纳米颗粒材料与NiFe_2O_4/TiO_2纳米复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的微观结构与形貌进行了测试与表征,利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁学性能进行了测试与分析,并研究了NiFe_2O_4/TiO_2纳米复合材料对罗丹明(RhB)的光催化降解性能.研究表明,反应温度对NiFe_2O_4样品的微观结构与磁性有重要的影响,软磁相NiFe_2O_4的存在不但有效地提高了NiFe_2O_4/TiO_2纳米复合材料光催化性能,而且赋予了其良好的磁分离特性.     

Zn_(0.93)Co_(0.07)O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制.实验结果表明:所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相.薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构.磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低.我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的.     

ZnFe2O4纳米颗粒的制备及其磁学性能研究

利用溶胶—凝胶法成功制备出ZnFe2O4纳米颗粒,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等表征手段研究了ZnFe2O4纳米颗粒的结构和磁学性能.结果表明:样品为纳米颗粒状,呈尖晶石结构,结晶质量很好.经400℃预处理之后,ZnFe2O4纳米颗粒已显示顺磁性,而经过650℃和750℃二次烧结后的样品,随着烧结温度的升高,饱和磁化强度逐渐变小.     

锂离子电池正极材料LiNixCo1 - xO2局域结构的研究

对合成制备的LiNixCo1 - xO2正极材料及其稀土金属Ce元素添加改性的正极材料进行了X射线衍射(XRD)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)表征.结果表明,随着焙烧温度的升高,物相组成趋于单一,晶格趋向完整,800 ℃时完全形成LiNiO2、LiCoO2晶相结构.LiNixCo1 - xO2样品中Ni/Co摩尔比不影响LiNiO2晶相的形成,而只影响其晶相组成;掺杂的稀土金属Ce元素以CeO2状态存在于产物中,CeO2对LiNiO2晶相形成有一定的影响;LiCoO2的焙烧温度不能大于900 ℃,否则Co被氧化为Co3O4;样品中Ni与Co原子的局域结构,除Ni与Co原子相互影响外,掺杂Ce后对它们的局域结构也有较大影响.     

La和Sr共同掺杂对铁酸铋纳米颗粒结构和性能的影响

为了研究镧和锶共掺对铁酸铋纳米颗粒结构和物性的影响,通过溶胶-凝胶法制备了镧和锶共掺的铁酸铋纳米颗粒La_(0.1)Bi_(0.9-x)Sr_xFeO_y(x=0,0.2,0.4).通过X线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱测试、漏电流和介电性能测试以及磁滞回线测试对样品的晶体结构、微观形貌、光学性能、电学性能和磁学性能进行表征.实验结果表明:随着锶含量的增加,样品的晶体结构从扭曲的菱方钙钛矿结构向四方结构转化,且样品的平均颗粒尺寸大幅度减小,从180 nm减少到50 nm.随着锶掺杂量的增多,样品的带隙值从2.08 eV减小到1.94 eV;同时,LBSF纳米颗粒的导电性明显增加,使LBSF样品从绝缘体过渡为半导体.此外,随着锶含量的增加,样品的饱和磁化强度也大幅度提高.由实验结果可知,镧和锶共同掺杂可以获得铁酸铋基的纯相多铁性材料,同时可以有效调节其电导率和磁性.     

溶胶-凝胶法制备具有室温铁磁性的Ti_(0.975)Co_(0.025)O_2纳米颗粒

采用溶胶-凝胶工艺制备了磁性Co掺杂TiO2基稀磁半导体的纳米颗粒,在空气氛围中以不同温度对样品进行退火处理.通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)分析了纳米颗粒的结构和相变温度.使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能.研究发现:退火温度较低时样品为锐钛矿结构,在823K时出现少量金红石相,当退火温度为873K时,样品基本转变成金红石结构,同时析出少量CoTiO3.退火温度同时对样品的磁性有较大影响.随着退火温度的升高,样品室温下的M-H曲线由顺磁形式向铁磁形式转变.退火温度为873K时,我们得到了具有室温铁磁性的Ti0.975Co0.025O2纳米颗粒.     

焙烧温度对TiO_2纳米纤维的组成及其载铂催化剂对甲醇电化学氧化活性的影响

采用静电纺丝技术及随后的高温焙烧制备了不同晶相组成的TiO_2纳米纤维(TiO_2NFs),再经浸渍还原将Pt纳米颗粒负载于其表面,得到Pt/TiO_2纳米纤维催化剂(PT-x,x为焙烧温度).通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等测试手段对样品的晶相、微结构和化学组成进行了表征.测试结果表明,随着焙烧温度的升高,TiO_2纳米纤维中金红石相含量相应增大,550℃下焙烧获得的TiO_2纳米纤维中金红石含量为2.67%.所制备的催化剂中,Pt负载量均大约为20%,Pt纳米颗粒均匀地分布于TiO_2纳米纤维表面,其中PT-550所负载的Pt纳米颗粒最小.电化学测试结果表明,PT-550催化剂具有较好的催化甲醇氧化活性、抗CO中毒能力和稳定性.     

纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度的尺寸依赖效应

目前,纳米铁磁材料的磁学性质得到了广泛的关注.利用振动样品磁强计测试了纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度.结果表明,纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度低于粗晶Ni的饱和磁化强度和居里温度.而且,纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度都具有尺寸依赖特性.采用一理论模型解释了饱和磁化强度和居里温度的尺寸依赖特性.     

Zn0.93Co0.07O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制．实验结果表明：所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相．薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构．磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低．我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的．