激光輻照與Li+摻雜誘導(dǎo)的α-Fe2O3鐵磁性研究.pdf

1、α-Fe2O3是一種物理化學(xué)性能優(yōu)良的氧化物，廣泛應(yīng)用在光催化降解，顏料，氣敏材料，光限幅，鋰離子電池和水處理等領(lǐng)域。目前對(duì)α-Fe2O3納米晶磁性改進(jìn)的研究報(bào)道不多，所使用的增強(qiáng)α-Fe2O3磁性的方式如表面修飾也非常復(fù)雜。研究簡(jiǎn)單、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng)α-Fe2O3納米粒子磁性的方法對(duì)開(kāi)拓α-Fe2O3納米粒子的應(yīng)用領(lǐng)域具有實(shí)際意義。此外，激光誘導(dǎo)的磁性效應(yīng)在光控制分子的磁性，光隔離、高密度信息存儲(chǔ)和光開(kāi)光等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，探究

2、新的物理化學(xué)性能優(yōu)異的光誘導(dǎo)磁性材料和光誘導(dǎo)磁性機(jī)理無(wú)論從理論研究還是實(shí)際應(yīng)用出發(fā)都具有十分重要的意義。本文使用了激光輻照與Li+摻雜兩種方法誘導(dǎo)α-Fe2O3納米顆粒的鐵磁性，結(jié)果表明激光輻照與Li+摻雜都能誘導(dǎo)α-Fe2O3納米顆粒從反鐵磁性轉(zhuǎn)換為鐵磁性。
　　本文首先采用第一性原理計(jì)算并分析了α-Fe2O3的能帶、能態(tài)密度和光學(xué)特性。研究了976 nm激光激發(fā)下樣品的熒光強(qiáng)度與激光功率的關(guān)系，結(jié)果表明低功率976 nm激光激

3、發(fā)下α-Fe2O3的熒光可以忽略。考慮α-Fe2O3納米晶的比熱容和空氣的熱耗散特性，建立了激光輻照樣品升高的溫度與激光輻照時(shí)間的關(guān)系式，結(jié)果表明輻照對(duì)α-Fe2O3納米晶起到一個(gè)快速加熱作用。
　　采用激光輻照處理了α-Fe2O3納米晶，使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)分別測(cè)量了976 nm激光輻照前后α-Fe2O3納米晶、被輻照樣品在氧氣中退火后和被輻照樣品在空氣中放置七個(gè)月后的磁性。通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡、紫外可見(jiàn)光吸收光譜、傅里

4、葉紅外吸收光譜、直流四端法探測(cè)電阻和X射線光電子能譜等表征手段研究了激光輻照前后樣品的物理化學(xué)特性，結(jié)果表明激光輻照快速熱處理引起的氧缺陷與鄰近的鐵離子形成了束縛磁極子，實(shí)現(xiàn)了α-Fe2O3納米晶由反鐵磁性向鐵磁性的轉(zhuǎn)換。
　　制備了七種摩爾百分比不同的Li+摻雜α-Fe2O3粉末。使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)表征了七種樣品的磁性。通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡、紫外可見(jiàn)光吸收光譜、傅里葉紅外吸收光譜、Raman光譜、直流四端法探測(cè)電阻和光