海綿狀多孔磁性材料的制備與物性研究.pdf

1、海綿狀多孔磁性材料是一種新型的功能材料，具有質(zhì)量輕、比表面積高、磁響應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)，在吸附分離、催化、微波吸收、水處理、磁性材料、生物醫(yī)藥、抗菌等方面具有廣泛的應(yīng)用。本文以葡萄糖作為化學(xué)合成的模板劑，以過渡金屬硝酸鹽為原料，通過共沉淀/燒結(jié)技術(shù)合成了一系列的海綿狀多孔材料，并闡明了海綿狀材料的形成機(jī)制。通過控制樣品的形貌、組成和質(zhì)構(gòu)特性使其在微波吸收、抗菌、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。研究內(nèi)容如下:
　　通過葡萄糖引導(dǎo)的共沉淀/燒結(jié)

2、合成技術(shù)選擇性地合成了海綿狀多孔氧化鐵納微六面體材料。在反應(yīng)過程中，通過改變葡萄糖與硝酸鐵的摩爾比、反應(yīng)溫度、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間等反應(yīng)條件，可以系統(tǒng)地調(diào)節(jié)樣品的形貌、結(jié)構(gòu)、相組成以及質(zhì)構(gòu)特性。在反應(yīng)過程中，葡萄糖作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑指導(dǎo)著樣品從納米薄片自組裝形成多面體前驅(qū)物。隨后在燒結(jié)前驅(qū)物的過程中，葡萄糖作為犧牲模板劑促使海綿狀多孔結(jié)構(gòu)的形成。在N2的保護(hù)下，燒結(jié)前驅(qū)物制備的海綿狀多孔Fe3O4具有良好的微波吸收特性。當(dāng)硝酸鐵與葡萄糖的摩爾

3、比γ=1∶3時，RL≤-20dB的有效吸收帶寬為7.7 GHz，相應(yīng)厚度為1.8-5.5mm，且在5.76 GHz的最大損耗值RL為-60.09 dB,對應(yīng)厚度為4mm。獲得的海綿狀多孔Fe3O4納微六面體具有增強(qiáng)的電磁特性，能形成多重共振現(xiàn)象和耗散電流，因而顯示了優(yōu)異的微波吸收特性。
　　采用葡萄糖引導(dǎo)的共沉淀/燒結(jié)兩步反應(yīng)合成了不同結(jié)構(gòu)和組成的海綿狀納微六面體ZnO/ZnFe2O4雜化材料。首先通過共沉淀過程獲得草酸鋅/草酸鐵

4、前驅(qū)物，隨后燒結(jié)草酸鹽前驅(qū)物得到海綿狀納微六面體。通過改變Zn2+/Fe3+的投料比和燒結(jié)溫度可以調(diào)控海綿狀納微六面體的晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)特性。采用ATP（三磷酸腺苷）熒光法來分析樣品的抗菌性能，從而得出海綿狀多孔ZnO/ZnFe2O4納微六面體的主要抗菌機(jī)制為應(yīng)激氧化。在較低的溫度下燒結(jié)得到的海綿狀ZnO/ZnFe2O4納微六面體具有較高的活性氧(ROS)，其抗菌特性明顯優(yōu)于純的ZnO和Fe2O3納米材料。優(yōu)異的抗菌特性主要?dú)w因于這種海綿

5、狀多孔ZnO/ZnFe2O4納微六面體結(jié)構(gòu)有利于光電荷的分離以及可見光的吸收。
　　進(jìn)一步采用葡萄糖引導(dǎo)的共沉淀/燒結(jié)合成技術(shù)制備了多孔ZnO/Ni/ZnNiyFe3-x-yO4納微六面體。通過改變Fe3+/Ni2+/Zn2+的摩爾比γ和燒結(jié)溫度Ts可以調(diào)控樣品的物相組成、晶粒尺寸及比表面積，從而建立樣品的性能和結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系。結(jié)果表明，其中較高的燒結(jié)溫度Ts和適當(dāng)?shù)腪n2+取代能改善樣品的微波吸收特性。當(dāng)Fe3+/Ni2+/