過渡金屬鐵氧體和亞錳酸鹽的合成及磁性能研究.pdf

1、由于尖晶石鐵氧體和稀土亞錳酸鹽的性能獨特和成本低，已被廣泛應用于廢水處理、磁選、鐵流體、音頻和錄像帶、高密度數(shù)字記錄磁盤、催化劑、氣體傳感器、磁共振成像、靶向藥物和儲能。此外，這些材料也是磁致冷的有前景的材料。因此，尖晶石鐵氧體和稀土亞錳酸鹽始終是研究人員關(guān)注的熱點。材料的性能取決于其組成和合成方法，采用簡易合成法制備高性能的尖晶石鐵氧體和稀土亞錳酸鹽是實現(xiàn)目標產(chǎn)品實用的關(guān)鍵。據(jù)我們所知，采用草酸鹽熱分解合成尖晶石LixCo0.5Zn0

2、.5-xFe2O4(0.0≤x≤0.3)和LixCu0.6Mg0.4-xFe2O4（0.0≤x≤0.3）鐵氧體及先采用低熱固態(tài)反應法合成碳酸鹽前驅(qū)體，再煅燒碳酸鹽制備鈣鈦礦型La0.67Ca0.33Mn1-xNixO3(0≤x≤0.3)在前期的文獻中鮮見報道。為此，本文分別通過草酸鹽熱分解法合成了上述組成鐵氧體和通過低熱固態(tài)反應法合成了稀土亞錳酸鹽，并研究了這些材料的結(jié)構(gòu)和性能。采用熱重/差示掃描量熱法、X-射線粉末衍射、掃描電子顯微鏡

3、和振動樣品磁強計對前驅(qū)體及煅燒產(chǎn)物進行表征，獲得了如下的研究成果:
　　(1)將LixCo0.5Zn0.5-xFe2O4的前驅(qū)體在空氣氣氛中、900℃溫度下煅燒3h獲得了高度結(jié)晶化、近似球形的立方結(jié)構(gòu)LixCo0.5Zn0.5-xFe2O4。樣品的晶胞參數(shù)隨摻Li+量的增加而減小，歸于Li+離子的半徑小于Zn2+離子的半徑。Li+取代Zn2+后不改變Co0.5Zn0.5Fe2O4的尖晶石結(jié)構(gòu)。LixCo0.5Zn0.5-xFe2O

4、4的磁性質(zhì)取決于摻Li+量和煅燒溫度。900℃溫度下獲得的Li0.3Co0.5Zn0.2Fe2O4有最高的比飽和磁化強度值（70.24 emu·g-1）。可是，800℃溫度下獲得的Li0.3Co0.5Zn0.2Fe2O4有最高的剩磁(8.29 emu·g-1)和矯頑力值(97.8Oe)。
　　(2)將LixCu0.6Mg0.4-xFe2O4的前驅(qū)體在空氣氣氛中、900℃溫度下煅燒3h得到了無規(guī)則、高度結(jié)晶化立方LixCu0.6Mg

5、0.4-xFe2O4。樣品的晶胞參數(shù)隨摻Li+量的增加而減小，歸于Li+離子半徑小于Mg2+離子半徑。Li+取代Mg2+后不改變Co0.5Zn0.5Fe2O4的尖晶石結(jié)構(gòu)。晶格應力隨摻Li+量的增加和/或Mg2+量的減少而減小，歸于Li+離子半徑小于Mg2+離子半徑。LixCu0.6Mg0.4-xFe2O4的磁性質(zhì)取決于組成和煅燒溫度。900℃溫度下獲得的Cu0.6Mg0.4Fe2O4有最高的比飽和磁化強度值(42.44 emu·g-1

6、);900℃溫度下獲得的Li0.2Cu0.6Mg0.2Fe2O4的剩磁近似為零。
　　(3)將碳酸鹽混合物在空氣氣氛中、800℃以上溫度下煅燒3h獲得了高度結(jié)晶化的正交La0.67Ca0.33Mn1-xNixO3（0≤x≤0.3）。鎳取代錳后不改變La0.67Ca0.33Mn1-xNixO3的正交結(jié)構(gòu)。La0.67Ca0.33Mn1-xNixO3的微晶直徑隨Ni摻入量的增加而增大。晶格應力隨摻Ni量的增加而減小。鎳取代可顯著提高L