磁性Fe-,3-O-,4-納米結構的制備及其表征.pdf

1、磁性Fe3O4納米結構材料是一類非常重要的無機功能材料，其獨特的物理化學性質，使得在眾多方面表現(xiàn)出與常規(guī)磁性材料不同的特殊用途?；谠诖庞涗?、磁流體、催化、生物醫(yī)藥等領域有著廣泛的潛在應用前景，近年來有關磁性Fe3O4納米結構材料的制備及性能表征已成為磁學領域的研究熱點之一。設計開發(fā)具有獨特結構和功能的磁性納米結構材料，并對其磁性能進行研究，是科研工作者努力實現(xiàn)的目標。 本論文在現(xiàn)有的研究基礎上，首先采用五羰基鐵作為有機前驅體鹽

2、，通過高溫熱分解的方法，在2-吡咯烷酮溶液中得到了水溶性的Fe3O4納米顆粒。受此方法的啟發(fā)，利用溶劑熱的方法，在高壓釜中制備了由Fe3O4納米顆粒自組裝而成的磁性納米微球，并以這種方法合成得到的Fe3O4磁性納米微球為基礎，利用LB技術，對Fe3O4磁性納米微球的LB膜進行了初步的探討。具體的研究內容及結果如下： (1)以2-吡咯烷酮為溶劑，在不添加任何表面活性劑的情況下，通過高溫熱分解五羰基鐵(Fe(CO)5)前驅體的方法，

3、制備了平均粒徑為8-10nm的水溶性的Fe3O4納米顆粒。透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)的表征，說明制備的產物為球形的尖晶石結構磁鐵礦顆粒。利用熱重分析儀(TG/DSC)和傅立葉紅外轉換光譜儀(FTIR)對產物的表面進行了分析，確定了包覆在Fe3O4顆粒表面的有機物質為2-吡咯烷酮。最后，利用超導量子干涉儀磁強計(SQUID，MPMSX-5T，QuantumDesign)對所制備的Fe3O4納米顆粒的磁性能進行了研究，結

4、果顯示制備的顆粒在室溫下具有超順磁性，沒有剩磁和矯頑力。此外，系統(tǒng)分析了粒子的粒徑、結晶度以及表面結構對磁性能的影響。 (2)通過簡單的溶劑熱的方法，制備出了單分散Fe3O4磁性納米微球。透射電子顯微鏡和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE—SEM)的研究結果表明，每個微球均是由8-10nm左右的Fe3O4納米顆粒自組裝而成的二次粒子，平均粒徑在110nm左右。X射線衍射分析表明，制備的產物為典型的尖晶石結構的磁鐵礦，并且具有較高的結晶度

5、。超導量子干涉儀磁強計的研究結果顯示，實驗所制備的Fe3O4納米微球的粒徑盡管超過了100nm，但在室溫下仍然表現(xiàn)出超順磁性，這一結果也進一步說明了制備的Fe3O4納米微球是由具有超順磁性的納米顆粒通過自組裝而成的。此外，利用此方法制備的Fe3O4納米微球能穩(wěn)定分散在各種非極性溶劑中，形成均一的溶液，并且具有較高的磁響應能力。 (3)利用上述方法制備的Fe3O4磁性納米微球，對其進一步處理后，通過LB膜技術，初步探究了Fe3O4