尖晶石型鐵氧體納米空心球的制備與性能研究.pdf

1、由于其新穎的理化性質(zhì)及在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，磁性納米結(jié)構(gòu)材料引起了極大的研究興趣，到目前為止，已經(jīng)有磁性納米棒、納米線、納米六方片、納米三角形、納米立方、納米實(shí)心/空心球等納米結(jié)構(gòu)被合成出來，在這些納米結(jié)構(gòu)中，磁性納米空心球特別是鐵氧體磁性納米空心球在藥物輸運(yùn)，催化，高密度磁存儲(chǔ)，磁流體，自旋電子器件，磁響應(yīng)成像，電子照相開發(fā)，有毒害元素吸附等的應(yīng)用而受到了特別的關(guān)注。目前，合成磁性納米空心球的主流方法有模板法(硬模板和軟模板)、反相膠

2、束法和Ostwald熟化法，但是硬模板法需要經(jīng)過刻蝕或者煅燒以至于空心結(jié)構(gòu)容易坍塌，軟模板法不容易控制，并且做出的空心結(jié)構(gòu)不均勻，反相膠束法難得到空心結(jié)構(gòu)，而奧斯特瓦爾德熟化法由于合成方法簡(jiǎn)單并且所得樣品分散性好而成為當(dāng)前最流行的合成方式。在本論文中，基于水熱法，我們用綠色，節(jié)能，方便的方法得到了鐵氧體納米空心球。
　　 首先，用溶劑熱法制備Fe3O4磁性納米結(jié)構(gòu)空心納米球。經(jīng)X-射線粉末衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜儀(FT-

3、IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)等儀器對(duì)不同大小的納米結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了化學(xué)成分和形貌的表征，此外還運(yùn)用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)測(cè)量其磁學(xué)特性。結(jié)果表明，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，160nm的納米實(shí)心球緩慢的轉(zhuǎn)化為180-250nm的納米空心球，與通常的溶劑熱法相比，該方法所得到的Fe3O4空心納米球合成溫度低、分散性好、水溶性好，并且這些納米空心球在較低的溫度(130K)表現(xiàn)出來了超順磁特性，擴(kuò)大了超順磁特性的溫度適用

4、范圍。
　　 根據(jù)水熱反應(yīng)能夠得到具有一定相貌的納米結(jié)構(gòu)，而超聲法可以加快反應(yīng)速度，在常溫下合成納米材料的特點(diǎn)。我們利用水熱法/超聲氧化兩步法法得到了γ-Fe2O3空心納米球，通過研究反應(yīng)機(jī)理，我們可以用柯肯達(dá)爾效應(yīng)來解釋?duì)?Fe2O3空心納米球的形成過程，并且所得樣品的飽和磁化強(qiáng)度明顯高于一般γ-Fe2O3納米顆粒，在室溫下具有超順磁性。
　　 總結(jié)以上兩種方法所得到的鐵氧體納米空心球的特點(diǎn)，鐵氧體納米空心球的空心結(jié)構(gòu)

5、不夠明顯，有一些納米球沒有出現(xiàn)明顯的空心(由于Ostwald熟化不均勻?qū)е碌?結(jié)構(gòu)，為了解決以上問題，我們利用水熱還原法，成功的合成出殼層厚度比較小的介孔鐵氧體(MF2O4；M=Fe，Co，Zn，Mn)納米空心球，這些納米空心球外徑與殼層厚度可以通過改變堿的用量來調(diào)節(jié)。樣品在室溫下表現(xiàn)為鐵磁性特性，并且具有較高的比飽和磁化強(qiáng)度。此外，這些空心納米球球表面還具有水溶性基團(tuán)，有利于與生物活性分子偶聯(lián)，因而具有很好的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。另外，由