強磁場下納米鈷鐵氧體濕法制備及其熱處理的試驗研究.pdf

1、鈷鐵氧體是一種重要的尖晶石型鐵氧體，與其他磁性材料相比，鈷鐵氧體具有高的磁晶各向異性、高電阻率、高頻磁導率等，這些性能使鈷鐵氧體在磁光記錄材料領域具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。近年來，隨著納米科學技術的發(fā)展，有關納米鈷鐵氧體材料的研究表明，納米鈷鐵氧體具有比傳統(tǒng)鈷鐵氧體材料更為優(yōu)異的性能，在計算機和通訊領域更廣的應用前景，因此眾多研究論文關注于這一材料的研究。 對納米鈷鐵氧體而言，提高其形狀各向異性對其磁性能的提高具有重要的意義，

2、考慮到強磁場極強的洛侖茲力和磁力效應，本文針對強磁場下化學共沉淀法制備和熱處理納米鈷鐵氧體過程開展了試驗研究，分析和探討了磁場對納米鈷鐵氧體顆粒形成和長大的影響的機理，以期為控制納米鈷鐵氧體顆粒形貌提供一條全新的途徑。本文得到以下主要結論： 1．隨著磁感應強度的增加，共沉淀法制備的納米鈷鐵氧體粉末衍射峰呈現(xiàn)明顯銳化，晶化程度提高。磁感應強度由0T上升到10T的過程中，納米鈷鐵氧體的剩余磁化強度Mr增加約15倍，飽和磁化強度Ms約

3、增加1.44倍，矩形比M<,r>/M<,s>也由0.029上升到0.314。 2．無磁場及小于2T磁場下，制備的納米鈷氧體顆粒的形貌為單一的球形顆粒。當外加磁場增大到4T時，開始有棒狀的納米鈷鐵氧體顆粒形成。此時的棒狀顆粒實際為球狀顆粒聚合成長直鏈狀，而且在球狀顆粒之間出現(xiàn)了顆粒的溶合。 3．共沉淀溫度在60℃、80℃和92℃時，鈷鐵氧體前驅體全部轉變?yōu)閱我坏拟掕F氧體。共沉淀溫度提高，鈷鐵氧體衍射峰有明顯的銳化，晶化程度

4、提高，剩余磁化強度Mr、飽和磁化強度Ms和矩形比M<,r>/M<,s>提高。共沉淀溫度為60℃時，鈷鐵氧體顆粒是球形的；當共沉淀溫度為80℃和92℃時，有球形鈷鐵氧體顆粒形成的同時，有棒狀鈷鐵氧體顆粒形成。 4．共沉淀反應中的前驅體濃度較高時，在強磁場下制備得到棒狀的納米鈷鐵氧體，當前驅體濃度很低時，制備得到餅狀的納米鈷鐵氧體。 5．強磁場驅使的定向排列生長機制和氣體攪拌和熱運動所造成的擾亂機制相互競爭，決定納米鈷鐵氧體

5、的最終形貌。當磁場強度大到使定向排列機制起主導作用時，納米鈷鐵氧體呈棒狀生長；當擾亂機制起主導作用時，納米鈷鐵氧體呈無序的堆積生長。濃度很小時，因納米鈷鐵氧體顆粒具有更大的自由度，由于強磁場對納米粒子形成的磁雙極效應，導致納米鈷鐵氧體顆粒呈餅狀生長。6．棒狀晶粒具有更趨完整的晶型和更好的形狀各向異性，而這種有序的排列生長和形狀各向異性的提高，使磁疇排列也更趨于有序。從而，技術磁化時材料磁化得更徹底，飽和磁化強度(Ms)和剩余磁化強度(M

6、r)增大，矩形比(Mr/Ms)也將提高。 7．對鈷鐵氧體熱處理進行時，隨著熱處理溫度的升高和外加磁場磁感應強度升高，鈷鐵氧體的衍射峰強度提高，晶化程度提高，磁性能各項參數也提高。 8．對鈷鐵氧體進行磁場熱處理時，熱處理溫度必須高于鈷鐵氧體的居里溫度(520℃)，才能使磁性能提高。 總之，通過在強磁場下用化學共沉淀法制備納米鈷鐵氧體，我們發(fā)現(xiàn)強磁場可以改變納米鈷鐵氧體的形貌，甚至可以實現(xiàn)納米粒子的有序組裝，提高晶化