過渡金屬摻雜ZnFe2O4的制備和磁性能研究.pdf

1、鐵氧體在磁性功能材料方面具有廣泛的應用價值。本文首先用不同的方法制備了不同形貌的純相ZnFe2O4，然后采用水熱法制備了一系列不同摻雜量的ZnCo鐵氧體和ZnNi鐵氧體。并通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡（SEM）、高分辨透射電子顯微鏡(TEM)、X射線能量色散分析（XEDS）、選區(qū)電子衍射(SAED)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、氮氣吸附-脫附（BET）和振動樣品磁強計（VSM）等測試手段對樣品的化學成分、形貌、晶體結構、粒度

2、、比表面積和孔結構、光學性能和磁學性能進行了表征。重點考察了過渡金屬摻雜對鐵酸鋅微觀結構和磁性能的影響。
　　采用水熱法、共沉淀法和水熱-共沉淀結合法分別制備了顆粒、木柴狀和棒狀的ZnFe2O4。不同形貌ZnFe2O4樣品的X射線衍射峰位置與尖晶石ZnFe2O4標準卡片JCPDS（No.022-1012）峰位基本一致，表明制備ZnFe2O4均為尖晶石結構。TEM測試結果表明，木柴狀和棒狀ZnFe2O4是由細小顆粒聚合堆積而成。不同

3、形貌的ZnFe2O4在室溫下的均顯示出鐵磁性，其中水熱法制備的ZnFe2O4納米顆粒的磁性最弱。
　　以CTAB為表面活性劑，采用水熱法成功制備了不同摻雜比例的尖晶石型Zn1-xCoxFe2O4（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8）納米顆粒。實驗結果表明，本方法所制備的不同摻雜比例的Zn1-xCoxFe2O4納米顆粒為結晶良好的尖晶石型結構，樣品形貌為不規(guī)則的橢球形顆粒狀，粒度比較均勻。XRD測試結果顯示，Co摻雜并未破壞Zn

4、Fe2O4晶體結構，隨著Co摻雜量的增加，Zn1-xCoxFe2O4樣品的晶粒尺寸呈增大趨勢，晶格常數(shù)發(fā)生膨脹，因此可以通過適當調(diào)整摻雜離子的比例，進一步來控制樣品的微觀結構。利用氮氣吸附脫附對Zn0.8Co0.2Fe2O4樣品比表面積和孔結構進行分析，發(fā)現(xiàn)樣品的空隙結構發(fā)達。Zn1-xCoxFe2O4樣品的FT-IR圖譜基本一致，說明Co元素是以替換形式進入晶格，沒有改變ZnFe2O4晶體結構，隨著Co摻雜量的增加，樣品的A位吸收峰頻

5、率逐漸增大。通過對Zn1-xCoxFe2O4樣品室溫磁性的測量，發(fā)現(xiàn)所有樣品均呈現(xiàn)室溫鐵磁性，飽和磁化強度Ms、剩磁Mr和矯頑力Hc均隨著Co摻雜量x的增加先增大后減小，當x=0.6時，三者都達到最大值。
　　采用水熱法成功制備了不同摻雜比例的尖晶石型Zn1-xNixFe2O4（x=0,0.3,0.5,0.6,0.8）納米顆粒。實驗結果表明，本方法所制備的不同摻雜比例的Zn1-xNixFe2O4納米顆粒為結晶良好的尖晶石型結構，樣

6、品形貌為不規(guī)則的橢球形顆粒狀，粒度比較均勻。XRD測試結果顯示，Ni摻雜并未破壞ZnFe2O4晶體結構，隨著Ni摻雜量的增加，Zn1-xNixFe2O4樣品的晶粒尺寸呈增大趨勢，晶格常數(shù)發(fā)生膨脹。因此可以通過適當調(diào)整摻雜離子的比例，進一步來控制樣品的微觀結構。Zn1-xNixFe2O4樣品的FT-IR圖譜基本一致，說明Ni元素是以替換形式進入晶格，沒有改變ZnFe2O4晶體結構，隨著Ni摻雜量的增加，樣品的A位吸收峰頻率逐漸增大。通過對