納米γ-Fe-,2-O-,3-粉體的室溫固相制備、表征及鈷摻雜研究.pdf

1、以FeSO<,4>·7H<,2>O(A.R.)和H<,2>C<,2>O<,4>·2H<,2>O(A.R.)作為原料，采用室溫固相反應(yīng)首先合成了納米γ-Fe<,2>O<,3>前驅(qū)體FeC<,2>O<,4>·2H<,2>O。通過(guò)X射線衍射分析儀(XRD)和透射電鏡(TEM)對(duì)前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了研究，探討了工藝參數(shù)和反應(yīng)物配比對(duì)前驅(qū)體產(chǎn)率的影響。研究表明采用分別研磨反應(yīng)物、均勻混合后繼續(xù)研磨的反應(yīng)工藝、當(dāng)H<,2>C<,2>O<,4>·

2、2H<,2>O與FeSO<,4>·7H<,2>O的摩爾比為1.2：1時(shí)可以得到較高的產(chǎn)率。 對(duì)前驅(qū)體FeC<,2>O<,4>·2H<,2>O在不同溫度下煅燒3個(gè)小時(shí)所獲得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌分析可知：前驅(qū)體在450℃下煅燒3個(gè)小時(shí)可以獲得粒徑尺寸為30nm左右、顆粒尺寸比較均勻的納米γ-Fe<,2>O<,3>粉體。 對(duì)前驅(qū)體FeC<,2>O<,4>-2H<,2>O在不同溫度下煅燒3個(gè)小時(shí)所獲得的產(chǎn)物的顆粒分析可得：納米γ-F

3、e<,2>O<,3>晶粒生長(zhǎng)激活能E<,α>=18.965kJ/mol。納米γ-Fe<,2>O<,3>晶粒生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究表明，晶粒生長(zhǎng)規(guī)律符合G-M模型，可以分為快速生長(zhǎng)期(0.5-6個(gè)小時(shí))和慢速生長(zhǎng)期(6-20個(gè)小時(shí))兩個(gè)階段。當(dāng)煅燒溫度一定時(shí)(450℃)，隨著煅燒時(shí)間的延長(zhǎng)，納米γ-Fe<,2>O<,3>晶粒尺寸從10nm增長(zhǎng)到70nm左右，快速生長(zhǎng)期和慢速生長(zhǎng)期的顆粒生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程分別為： 由此可見(jiàn)，根據(jù)G-M晶粒生長(zhǎng)動(dòng)

4、力學(xué)理論觀點(diǎn)，450℃煅燒時(shí)納米γ-Fe<,2>O<,3>晶粒的快速生長(zhǎng)期由表面擴(kuò)散控制；而慢速生長(zhǎng)期由體擴(kuò)散控制。 XRD和FTIR的研究表明，隨納米γ-Fe<,2>O<,3>晶粒尺寸的減小，納米γ-Fe<,2>O<,3>晶粒產(chǎn)生了晶格膨脹，并出現(xiàn)Fe-O紅外光譜吸收帶的藍(lán)移現(xiàn)象。解釋了紅外光譜發(fā)生藍(lán)移和產(chǎn)生晶格膨脹現(xiàn)象的原因。 鈷的摻雜對(duì)納米γ-Fe<,2>O<,3>的晶粒尺寸、相穩(wěn)定性、晶格畸變以及紅外吸收峰位移的