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题名	过渡金属掺杂ZnFe_2O_4的制备和磁性能研究
作者	谢柱
答辩日期	2017
导师	魏智强
关键词	铁酸锌 水热法 掺杂 微观结构 磁性能
学位名称	硕士
英文摘要	铁氧体在磁性功能材料方面具有广泛的应用价值。本文首先用不同的方法制备了不同形貌的纯相ZnFe2O4,然后采用水热法制备了一系列不同掺杂量的ZnCo铁氧体和ZnNi铁氧体。并通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（TEM）、X射线能量色散分析（XEDS）、选区电子衍射（SAED）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氮气吸附-脱附（BET）和振动样品磁强计（VSM）等测试手段对样品的化学成分、形貌、晶体结构、粒度、比表面积和孔结构、光学性能和磁学性能进行了表征。重点考察了过渡金属掺杂对铁酸锌微观结构和磁性能的影响。采用水热法、共沉淀法和水热-共沉淀结合法分别制备了颗粒、木柴状和棒状的ZnFe2O4。不同形貌ZnFe2O4样品的X射线衍射峰位置与尖晶石ZnFe2O4标准卡片JCPDS（No.022-1012）峰位基本一致,表明制备ZnFe2O4均为尖晶石结构。TEM测试结果表明,木柴状和棒状ZnFe2O4是由细小颗粒聚合堆积而成。不同形貌的ZnFe2O4在室温下的均显示出铁磁性,其中水热法制备的ZnFe2O4纳米颗粒的磁性最弱。以CTAB为表面活性剂,采用水热法成功制备了不同掺杂比例的尖晶石型Zn1-xCoxFe2O4（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8）纳米颗粒。实验结果表明,本方法所制备的不同掺杂比例的Zn1-xCox Fe2O4纳米颗粒为结晶良好的尖晶石型结构,样品形貌为不规则的椭球形颗粒状,粒度比较均匀。XRD测试结果显示,Co掺杂并未破坏ZnFe2O4晶体结构,随着Co掺杂量的增加,Zn1-xCoxFe2O4样品的晶粒尺寸呈增大趋势,晶格常数发生膨胀,因此可以通过适当调整掺杂离子的比例,进一步来控制样品的微观结构。利用氮气吸附脱附对Zn0.8Co0.2Fe2O4样品比表面积和孔结构进行分析,发现样品的空隙结构发达。Zn1-xCoxFe2O4样品的FT-IR图谱基本一致,说明Co元素是以替换形式进入晶格,没有改变ZnFe2O4晶体结构,随着Co掺杂量的增加,样品的A位吸收峰频率逐渐增大。通过对Zn1-xCoxFe2O4样品室温磁性的测量,发现所有样品均呈现室温铁磁性,饱和磁化强度Ms、剩磁Mr和矫顽力Hc均随着Co掺杂量x的增加先增大后减小,当x=0.6时,三者都达到最大值。采用水热法成功制备了不同掺杂比例的尖晶石型Zn1-xNixFe2O4（x=0,0.3,0.5,0.6,0.8）纳米颗粒。实验结果表明,本方法所制备的不同掺杂比例的Zn1-xNixFe2O4纳米颗粒为结晶良好的尖晶石型结构,样品形貌为不规则的椭球形颗粒状,粒度比较均匀。XRD测试结果显示,Ni掺杂并未破坏ZnFe2O4晶体结构,随着Ni掺杂量的增加,Zn1-xNix Fe2O4样品的晶粒尺寸呈增大趋势,晶格常数发生膨胀。因此可以通过适当调整掺杂离子的比例,进一步来控制样品的微观结构。Zn1-xNixFe2O4样品的FT-IR图谱基本一致,说明Ni元素是以替换形式进入晶格,没有改变ZnFe2O4晶体结构,随着Ni掺杂量的增加,样品的A位吸收峰频率逐渐增大。通过对Zn1-xNixFe2O4样品室温磁性的测量,发现所有样品均呈现室温铁磁性,饱和磁化强度Ms随着Ni掺杂量x的增加先增大后减小,x=0.6时达到最大值;剩磁Mr和矫顽力Hc均随着Ni掺杂量x的增加而增大。
语种	中文
页码	53
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内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92363]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	谢柱. 过渡金属掺杂ZnFe_2O_4的制备和磁性能研究[D]. 2017.

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