過渡族金屬顆粒的液相還原法制備、結(jié)構(gòu)及磁性.pdf

1、鐵磁性金屬及合金的顆粒相對于鐵氧體具有較高的飽和磁化強(qiáng)度、較低的矯頑力，因而常被用作高密度磁記錄介質(zhì)、磁頭材料、壓磁傳感器、磁流體、核磁共振(NMR)造影劑等。而磁性金屬及合金顆粒的磁性與其結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以采用簡單的方法制備形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸可控的磁性金屬顆粒具有重要的科學(xué)和應(yīng)用意義。傳統(tǒng)的制備磁性金屬顆粒的方法一般是通過有機(jī)反應(yīng)和氣相沉積等制備的。而這些方法普遍存在產(chǎn)率低，產(chǎn)物后處理困難、制備裝置復(fù)雜等諸多缺點，液相

2、還原法因具有操作簡單、條件溫和、價格低廉、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，因此，在磁性金屬納米材料的制備中常被廣泛采用。 液相還原法是通過液相還原反應(yīng)制備樣品的。該反應(yīng)的實質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。而氧化還原反應(yīng)能否進(jìn)行、氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)速度等都與氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的電極電位有較大關(guān)系。本論文利用電極電位與pH值的關(guān)系圖、即E-ph圖譜，對氧化還原反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了研究，并根據(jù)E-pH圖譜、選擇了次亞磷酸鈉作為還原劑，分別制備了單相的、具有六方密堆

3、結(jié)構(gòu)(HCP)的金屬鈷納米顆粒和系列鐵鈷合金亞微米顆粒。為了探討納米顆粒的形狀控制機(jī)制，本文在醇溶液中，利用水合聯(lián)胺作為還原劑、以乙醇鈉作為形狀控制劑，成功制備了鎳納米顆粒。并對鈷納米片、Fe8Co2亞微米顆粒和鎳納米顆粒的結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了表征。 1.選用次亞磷酸鈉為還原劑，在液相中還原氯化鈷，制備了具有HCP單相結(jié)構(gòu)的鈷納米顆粒。所制備的鉆納米顆粒為片狀結(jié)構(gòu)，直徑在150-220 nm之間，厚度比較均勻、約為10 nm。X射線

4、光電子能譜分析(XPS)顯示：樣品表面發(fā)生了氧化，生成了一層致密的氧化層。選區(qū)電子衍射表明制得的鈷納米片的法線方向為HCP結(jié)構(gòu)的[001]方向。 2.選用次亞磷酸鈉為還原劑，在水溶液中還原硫酸亞鐵和氯化鈷，制備了鐵含量為10-90％的系列鐵鈷合金顆粒。X射線衍射分析結(jié)果顯示：當(dāng)鐵含量等于10％時，反應(yīng)得到的產(chǎn)物為HCP單相結(jié)構(gòu)；當(dāng)鐵含量大于等于20％時，反應(yīng)得到的產(chǎn)物為體心立方(BCC)單相結(jié)構(gòu)。對Fe8Co2顆粒的結(jié)構(gòu)研究表明

5、：所制備的顆粒為粒徑在100～300 nm之間的亞微米顆粒、具有方塊狀結(jié)構(gòu)。 3.X射線衍射分析結(jié)果顯示：所制備的鎳顆粒為具有面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)的納米顆粒；掃描電鏡觀測顯示樣晶顆粒為球形、直徑約為16 nm，并且，樣品有一定的團(tuán)聚。XPS分析表明：樣品表面發(fā)生了氧化，生成了NiO和Ni2O3。 4.對鈷納米片、Fe8Co2合金亞微米顆粒和鎳納米顆粒的磁性進(jìn)行了研究。所有樣品的飽和磁化強(qiáng)度值均較塊體值低。導(dǎo)致其飽和磁化