聚丙烯酰胺凝膠法在合成三元金屬氧化物材料中的應(yīng)用.pdf

1、納米材料在信息存儲(chǔ)、記錄介質(zhì)、藥物傳送、磁致冷器件、污水處理、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，因而備受廣大科研人員的青睞。高分散、形貌可控的納米材料以期提高其物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是磁性納米顆粒所表現(xiàn)出的比塊體材料更加新穎的特性，吸引了眾多科研人員的研究興趣。
　　本論文通過(guò)聚丙烯酰胺凝膠法制備了(Mg,Al,Mn,Ca,Sr,Ba)-鐵酸鹽磁性材料和鋁酸鋅發(fā)光材料，并研究了它們的相純度、熱學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)。具體的研究?jī)?nèi)容涉及以下幾個(gè)方面

2、：
　　(1)以酒石酸為絡(luò)合劑制備了(Bi,Ca,La,Sr,Y,Al,Mn)FeO3粉體。X射線衍射(XRD)結(jié)果表明，以Bi、Ca、La、Sr和Y的金屬硝酸鹽作為原材料制備M(M=Bi,Ca,La,Sr,Y)FeO3時(shí)，不能獲得純相的目標(biāo)產(chǎn)物；然而以Al和 Mn的金屬硝酸鹽作為原材料制備M(M=Al,Mn)FeO3時(shí)，獲得了純相的目標(biāo)產(chǎn)物。有意義的是，M(M=Al,Mn)FeO3的晶體結(jié)構(gòu)與α-Fe2O3或Mn2O3的晶體結(jié)構(gòu)

3、類似。通過(guò)結(jié)合差式掃描量熱(DSC)分析和XRD等數(shù)據(jù)分析，研究了M(M=Al,Mn)FeO3的相變行為。掃描電鏡(SEM)觀察顯示，其形貌強(qiáng)烈地依賴于燒結(jié)溫度。但是，其形貌的變化，不僅取決于絡(luò)合劑的選擇，而且取決于絡(luò)合劑所絡(luò)合的金屬離子的種類以及與金屬離子的配位能力?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)制、絡(luò)合機(jī)理或發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了分析。為了獲得純相的MFeO3鐵酸鹽磁性材料，選擇合適的絡(luò)合劑是關(guān)鍵。
　　(2)以乙二胺四乙酸(EDTA)為絡(luò)

4、合劑制備了三種不同的(Mg,Ca,Ba)鐵酸鹽磁性納米顆粒。有意義的是，鐵酸鹽磁納米顆粒的形貌、尺寸以及磁學(xué)性質(zhì)不但與燒結(jié)溫度有關(guān)，且與加入前驅(qū)體溶液中的多糖和碳等有機(jī)物有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，由于金屬離子的配位能力不同，EDTA在絡(luò)合金屬離子方面具有選擇性，導(dǎo)致最終獲得的產(chǎn)物具有不同的形貌和分散性。通過(guò)加入不同的多糖，能有效地防止凝膠在干燥過(guò)程中塌縮。在前驅(qū)體溶液中加入少量的碳顆粒，抑制了(Mg,Ca,Ba)鐵酸鹽相的形成，改善了樣品的表面形

5、貌，提高了它的磁矩比(SQR)值。此外，采用伽瑪射線輻照輔助聚丙烯酰胺凝膠法制備的MgFe2O4納米顆粒的磁矩比強(qiáng)烈依賴于輻照劑量，隨著輻照劑量的增加，其磁矩比增大。
　　(3)以檸檬酸作為絡(luò)合劑制備了SrFe12O19納米顆粒，研究了不同燒結(jié)溫度對(duì)其相變、形貌以及磁學(xué)性質(zhì)的影響。通過(guò)在前驅(qū)體溶液中添加碳顆粒研究了碳以及燒結(jié)溫度對(duì)SrFe12O19納米顆粒的相變行為、形貌以及磁學(xué)性質(zhì)的影響。研究表明，碳顆粒和燒結(jié)溫度能加速六方Sr

6、Fe12O19相的形成，同時(shí)能獲得高分散的SrFe12O19納米顆粒并提高了它的SQR值。由于Sr:Fe=1:12，Sr離子的比例相對(duì)較少，形成SrCO3的中間過(guò)程的可能性很小，碳在燒結(jié)過(guò)程中起了一個(gè)助燃劑的作用。通過(guò)研究不同溫度燒結(jié)的樣品，得到了矯頑力、剩磁、飽和磁化強(qiáng)度以及SQR值隨燒結(jié)溫度變化的規(guī)律。
　　(4)以Al2(SO4)3 18H2O、AlCl3 6H2O或Al(NO3)3 9H2O作為鋁源，制備了三種不同的ZnA

7、l2O4樣品，研究了不同鋁源對(duì)ZnAl2O4納米顆粒的相純度、形貌、光學(xué)性質(zhì)以及發(fā)光性質(zhì)的影響。研究表明：隨著顆粒尺寸的增加，其帶隙值減小。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn)，在325nm波長(zhǎng)的激光激發(fā)下，ZnAl2O4納米顆粒在400nm出現(xiàn)了一個(gè)主要的發(fā)射帶和在410和445 nm出現(xiàn)了兩個(gè)弱的熒光發(fā)射峰，其色度坐標(biāo)為(0.1729,0.0048)。發(fā)光實(shí)驗(yàn)表明，以Al(NO3)3 9H2O制備的ZnAl2O4納米顆粒的熒光發(fā)射強(qiáng)度最強(qiáng)，逐次是以Al

8、2(SO4)3 18H2O和AlCl3 6H2O制備的ZnAl2O4納米顆粒。其結(jié)果的不同，是由于帶隙和缺陷類型的不同共同作用引起的。感興趣的是，類似的方法可以用來(lái)合成金屬氧化物納米顆粒，包括發(fā)光材料、高溫超導(dǎo)、光催化劑、磁性材料以及熱電材料等，通過(guò)采用不同的金屬源，最終獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)，提高目標(biāo)產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)。
　　盡管采用聚丙烯酰胺凝膠法制備了MFeO3、MFe2O4、MFe12O19和MAl2O4等材料，但它們的力學(xué)、