尖晶石型鋅鐵氧體的生長調(diào)制及其機(jī)理的原位研究.pdf

1、尖晶石型鐵氧體因其優(yōu)越的性能而被廣泛應(yīng)用在催化、磁存儲、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。如何在保持材料超順磁性（小顆粒）的同時，有效提高其磁化強(qiáng)度是影響該類型材料研發(fā)的一個關(guān)鍵科學(xué)問題。本論文以鋅鐵氧體(ZnFe2O4)為目標(biāo)產(chǎn)物，通過改變產(chǎn)物中的Fe、Zn離子摩爾比、添加多齒配體等，制各了不同形貌（簇狀、納米片、單分散納米顆粒）的高飽和磁化強(qiáng)度的鋅鐵氧體。應(yīng)用原位微量熱技術(shù)研究了其相應(yīng)的形成機(jī)理。為研制超順磁、高飽和磁化強(qiáng)度的尖晶石型納米材料提供理論

2、指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)。同時，通過添加六齒配體EDTA，成功制備了ZnFe2O4/ZnO共存的磁性納米材料。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1、選擇組成為Zn02Fe28O4的超順磁、高飽和磁化強(qiáng)度的納米簇作為目標(biāo)產(chǎn)物，通過原位量熱并技術(shù)結(jié)合XRD、ICP-AES、TEM、XPS、FTIR等表征手段，深入探索納米簇的形成機(jī)理。實(shí)驗結(jié)果表明，體系中的Fe3+首先和HOCH2CH2OH反應(yīng)生成Fe(OCH2CH2OH)3，然后

3、部分Fe(OCH2CH2OH)3中的Fe3+被Zn2+替代，形成Zn(OCH2CH2OH)2。Fe(OCH2CH2OH)3和Zn(OCH2CH2OH)2聚合作為凝膠因子，形成凝膠。隨著反應(yīng)溫度升高，氫鍵被破壞，凝膠會轉(zhuǎn)化成溶液。該過程發(fā)生了取代反應(yīng)，生成了(Fe，Zn)OOH，其中-OCH2CH2O-作為橋聯(lián)基團(tuán)與Fe3+和Zn2+成鍵，誘導(dǎo)了簇狀結(jié)構(gòu)的形成。然后簇狀(Fe，Zn)OOH脫水生成了簇狀α-Fe2O3，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榇貭頩n0

4、2Fe28O4。并通過加入EDA抑制醇鹽的生成和聚合，進(jìn)一步證明是聚合物的形成促使產(chǎn)物形成簇狀結(jié)構(gòu)，-OCH2CH2O-的橋聯(lián)作用是形成簇狀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。對磁性納米簇形成機(jī)理的研究，將為研制該類型材料提供思路和理論基礎(chǔ)，為類似的科學(xué)問題提供實(shí)驗依據(jù)。
　　2、通過簡單的一步溶劑熱法合成了具有高飽和磁化強(qiáng)度和大表面積的單分散Zn摻雜Fe3O4磁性納米片。使用原位微量熱法，結(jié)合XRD、ICP-AES、XPS、FTIR、TEM等表征手段詳

5、細(xì)研究了EDA調(diào)控下Zn摻雜Fe3O4磁性納米片的形成機(jī)理。結(jié)果表明EDA改變了產(chǎn)物的生成機(jī)理。體系中Fe(EDA)3]3+和[Zn(EDA)3]2+配合物的形成，降低了游離Fe3+和Zn2+濃度，抑制了部分反應(yīng)的發(fā)生，并導(dǎo)致部分反應(yīng)在更高的溫度發(fā)生。同時，Zn摻雜Fe3O4的(111)面變得穩(wěn)定，這誘導(dǎo)了納米片的形成。具有高飽和磁化強(qiáng)度和大表面積的Zn摻雜的Fe3O4納米片在不同領(lǐng)域，如吸附、生物分子分離和藥物靶向傳遞中，具有潛在的應(yīng)

6、用價值。
　　3、通過一步溶劑熱法合成了表面積較大的ZnFe2O4/ZnO磁性復(fù)合材料。利用原位微量熱法研究了ZnFe2O4/ZnO復(fù)合材料的形成機(jī)理。Fe3+-EDTA和Zn2+-EDTA配離子的形成，降低了游離Fe3+和Zn2+濃度，抑制了醇鹽的形成。同時，適量的EDTA作為配體，可以吸附在晶體的表面，從而使得臨近的晶核在氨基和羧基的作用下，自組裝成球，與第二章中-OCH2CH2O-類似。制備的ZnFe2O4/ZnO磁性復(fù)合材