氧化鐵納米結(jié)構(gòu)的可控制備及表征.pdf

1、α-Fe2O3和Fe3O4是兩種重要的鐵的氧化物，由于它們獨(dú)特的性能，使其不同納米結(jié)構(gòu)的制備和性質(zhì)成為近年來人們的研究熱點(diǎn)。本論文主要是通過水熱/溶劑熱法合成氧化鐵納米材料，主要內(nèi)容包括α-Fe2O3納米顆粒的制備與表面修飾，氧化鐵納米顆粒的物相與形貌的可控合成，單分散α-Fe2O3納米片的制備，以及α-Fe2O3納米晶形貌與大小的可控合成。此外，本論文還涉及了納米材料的合成過程、條件影響、形成機(jī)理和性能測試等方面的研究。
　　

2、 1.一步法合成表面羧基官能化的α-Fe2O3納米顆粒
　　 在丙烯酰胺的存在下，通過水熱法一步合成了羧基官能化的α-Fe2O3納米顆粒。在實(shí)驗(yàn)中我們使用TEM等表征手段對樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明產(chǎn)品是由大小均一的納米顆粒組成的。通過各種儀器的進(jìn)一步分析，我們驗(yàn)證了顆粒表面確實(shí)有羧基官能團(tuán)的存在，并且丙烯酰胺對納米顆粒的羧基官能化是至關(guān)重要的。正是由于我們合成的α-Fe2O3納米顆粒表面具有羧基官能團(tuán)，所以它們在水中

3、可以很好地分散。除此以外，我們還對表面修飾與未修飾的α-Fe2O3納米顆粒的磁性能進(jìn)行了比較，說明表面修飾對樣品磁性能的影響。
　　 2.在丙三醇-水體系中Fe3O4納米顆粒和α-Fe2O3納米片的相轉(zhuǎn)變及形貌演變
　　 在丙三醇與水的混合溶劑下，我們實(shí)現(xiàn)了氧化鐵納米顆粒形貌與物相的可控合成。通過調(diào)節(jié)尿素含量，樣品的物相、形貌和磁性能都可以得到控制。又經(jīng)由對比實(shí)驗(yàn)及不同的表征手段，我們發(fā)現(xiàn)體系中尿素的加入確實(shí)有利于物相α

4、-Fe2O3和片狀納米結(jié)構(gòu)的形成。并且基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出了不同形貌氧化鐵納米顆粒的形成機(jī)理。此外，樣品物相和形貌的不同很大程度上影響著其磁性能。
　　 3.大小可控的單分散片狀α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)的簡單合成
　　 在無模板和表面活性劑的情況下，通過水熱法一步合成了單分散的α-Fe2O3納米片。這個(gè)方法是簡單、綠色和高產(chǎn)的。此實(shí)驗(yàn)探索了堿源NaOH、溶劑丙三醇以及前軀體濃度對制備納米片形貌和大小的影響，并闡述了納米片

5、形成的機(jī)理，還進(jìn)一步說明了α-Fe2O3納米片在室溫下表現(xiàn)出較弱的反鐵磁性。
　　 4.大小和形貌可控的α-Fe2O3納米晶的簡單合成和表征
　　 通過簡單的溶劑熱方法制備出不同形貌和大小的α-Fe2O3納米材料。實(shí)驗(yàn)中乙二胺的加入主要起到了修飾劑的作用。然后通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探索，我們發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇，比如前驅(qū)體的濃度、醇水體積比和乙二胺的含量，均對樣品的形貌和大小的可控性具有至關(guān)重要的作用，并提出了不同形貌和大