“共核”法製備高Ms鋅鐵氧體納米顆粒的形成機理

《“共核”法製備高Ms鋅鐵氧體納米顆粒的形成機理》是依託深圳大學，由楊洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：“共核”法製備高Ms鋅鐵氧體納米顆粒的形成機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊洋
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

軟磁鐵氧體在電子器件和微波吸收材料領域有著廣泛的套用,而磁飽和強度Ms是衡量鐵氧體材料的重要性能指標。Ms的大小與材料的晶體結構和金屬離子分布密切相關。尖晶石型鐵氧體具面心立方結構，研究顯示不同金屬陽離子在結構中的四面體間隙（A位）和八面體間隙（B位）存在占位傾向，但對於納米顆粒，金屬離子的分布複雜並難以通過現有合成工藝來控制，導致Ms值較低。為此，申請者設計了一種新的製備方法——“共核”法，套用多種前驅物同溶解、共形核的原理，製備出亞鐵磁性的鋅鐵氧體納米顆粒，其超高的Ms值超傳統材料達30%，但形成機制尚不明確。本項目擬對“共核”法進一步研究，考察顆粒的形貌、粒度、結晶度、成分等隨工藝參數的變化規律，結合對金屬離子價態及分布規律的研究，揭示納米顆粒及其高Ms的形成機制，最終實現鋅鐵氧體納米顆粒在微觀結構及磁性上的可控制備。本研究能為高性能軟磁鐵氧體的開發及套用提供一定的理論和技術支撐。

結題摘要

本項目通過不同的系列實驗完成了“共核”法製備高磁性鋅鐵氧體納米顆粒的技術探索，在實驗中發現，當表面活性劑選用油酸或硬脂酸時，均可實現高磁性鋅鐵氧體納米顆粒的製備，不同的是，硬脂酸對製備過程中需要有充足的低溫排氣過程才可以使反應順利進行，而油酸的製備過程中，更容易用來實現大尺寸和結晶度高的納米顆粒的製備。在使用油酸作為表面活性劑的情況下，很容易通過控制鋅和鐵前驅物的用量來實現納米顆粒中鋅的含量，因為鋅原子優先占有A位，並因此可以調控鋅鐵氧體中Fe3+在A位上的數量，進而調控鋅鐵氧體納米顆粒的磁性。與其他製備方法不同的是，“共核”法中製備的鋅鐵氧體並沒有出現金屬離子混合分布的現象，這對控制鋅鐵氧體納米顆粒的磁性非常關鍵。“共核”法可以用來製備具有高磁飽和強度的鋅鐵氧體納米顆粒，其磁飽和強度可以達到110 emu/g，在本項目拓展實驗中發現，“共核”法還可以用來製備三元鐵氧體材料，如錳鋅鐵氧體，所製備的錳鋅鐵氧體同樣可以展示很高的磁飽和強度，這也證明了“共核”法是一種優良的鐵氧體材料合成技術，這對鐵氧體材料發展具有非常重要的意義。