低維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物的制備及磁性研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物由于其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)而具有豐富的電、磁、光等多種功能，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。納米材料由于具有各種奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)，已成為當(dāng)前凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域研究熱點(diǎn)和前沿，對(duì)于錳氧化物材料在納米尺度下的磁性及磁熱效應(yīng)的研究不僅在基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題上，而且在實(shí)際應(yīng)用上都有重要意義。
　　 本文選擇具有極大應(yīng)用前景的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)錳氧化物為研究對(duì)象，開展了其可控合成納米材料工藝和磁性質(zhì)研究，具體內(nèi)容如下:
　　 1、利用

2、溶膠凝膠法合成了不同尺寸的納米La0.8Ca0.2MnO3顆粒，利用X射線衍射儀、掃描電鏡等對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了表征;樣品的磁性測(cè)量結(jié)果表明:對(duì)于小尺寸晶粒的樣品，存在超順磁性，超自旋玻璃行為，以及表面自旋玻璃行為，其具有大的表面各向異性。并且發(fā)現(xiàn):隨著樣品晶粒尺寸的減小，體系磁相交由一級(jí)相交向二級(jí)相變過(guò)渡，我們將這種相變的變化歸因于小尺寸效應(yīng)。通過(guò)測(cè)量化合物的等溫磁化曲線，利用Maxwell關(guān)系計(jì)算了磁熵變，發(fā)現(xiàn)磁熵變隨晶粒尺寸的

3、減小而減小，但是其制冷溫區(qū)變寬，因此通過(guò)晶粒尺寸可以對(duì)其磁制冷效率進(jìn)行調(diào)控。在小尺寸樣品中觀察到了大的表面各向異性，給出了粒度與表面層厚度以及飽和磁化強(qiáng)度的關(guān)系，預(yù)言了在小尺寸晶粒中，如果表面無(wú)序?qū)雍穸冉档?，小尺寸樣品的磁制冷效率?.0 T磁場(chǎng)和4.5 T磁場(chǎng)中將達(dá)到180J/kg和471J/kg。
　　 2、利用溶膠凝膠法合成不同尺寸的納米La0.67Ba0.33MnO3顆粒，利用X射線衍射儀、掃描電鏡等對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)

4、行了表征，對(duì)樣品的磁性測(cè)量發(fā)現(xiàn)，樣品的居里溫度TC隨著晶粒尺寸的減小而減小，當(dāng)樣品晶粒尺寸達(dá)到17nm時(shí)，其居里溫度降低到室溫范圍，于是導(dǎo)致其制冷溫區(qū)降到室溫附近，實(shí)現(xiàn)了La0.67Ba0.33MnO3樣品的室溫磁制冷.通過(guò)對(duì)樣品臨界行為的研究，我們將TC隨溫度的變化歸因于小尺寸效應(yīng)，樣品的磁轉(zhuǎn)變隨著晶粒尺寸的減小由陡峭變得平緩，導(dǎo)致樣品的最大磁熵變減小而磁制冷溫區(qū)變寬。
　　 3、利用水熱法制備LaMnO3和La0.8Ca0.

5、2MnO3納米顆粒和納米線，研究水熱合成條件如反應(yīng)溫度反應(yīng)時(shí)間，前驅(qū)物濃度等因素對(duì)納米顆粒及納米線的結(jié)構(gòu)及形貌的影響。利用X射線衍射儀、掃描電鏡及能譜分析對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌和成份進(jìn)行了表征。初步得到了LaMnO3和La0.8Ca0.2MnO3的成相條件，通過(guò)對(duì)反應(yīng)時(shí)間及前驅(qū)物濃度的控制，制備出了準(zhǔn)一維納米棒和納米線，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，樣品進(jìn)一步生長(zhǎng)變?yōu)樗姆叫蚊驳膯尉☆w粒。我們將這種由納米線和納米棒到四方小晶粒的轉(zhuǎn)變歸因于一維納米材料大