多尺度、单分散Fe 3 O 4 和Fe 3 O 4 /C磁性粒子的可控制备与电磁特性

发布时间：2022-11-08 21:36

　　广泛使用的电子电器设备使电磁辐射污染与干扰问题日益严重,研制新型高效微波吸收材料是解决这一问题的关键途径。材料的吸波性能取决于匹配特性、介电常数（εr=ε’-jε"）和磁导率（μr=μ’-jμ"）。目前通过改变吸波剂的形貌、组成、界面及维度可在较大范围内调控介电常数。因此,探索磁性纳米材料形貌、组成的调控技术及其结构、组成依赖的微波吸收特性具有重要研究意义。作为一种传统的铁氧体磁性材料,Fe3O4兼具介电损耗和磁损耗特性,是一种优异的吸波剂。本文设计和合成了不同形貌的Fe3O4和Fe3O4/C磁性粒子,探索其形成机理并研究其微波吸收性能,旨在建立合成Fe3O4及Fe3O4/C复合材料的新路径,并通过材料形貌及组成的调控,改善其吸波性能。主要研究内容如下：1.单分散Fe3O4微球的尺寸和组成调控机理及其电磁特性采用混合溶剂热法,在水-乙二醇体系中,以六水氯化铁（FeCl3·6H20）为铁源,无水醋酸钠（NaAc）为碱,聚丙烯酸（PAA）为表面活性剂,通过调节反应体系中水体积分数（γ）,制备出粒径为82～1116 nm的单分散多晶Fe3O4微球。水作为溶剂、反应物及络合剂,在Fe3O4纳米... 

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磁性纳米材料及其特性
        1.2.1 单磁畴结构
        1.2.2 超顺磁性
        1.2.3 矫顽力
        1.2.4 居里温度
        1.2.5 饱和磁化强度
    1.3 吸波材料
        1.3.1 吸波材料概述
        1.3.2 吸波材料的电磁参数和损耗因子
        1.3.3 吸波原理及性能表征
            1.3.3.1 电损耗机理
            1.3.3.2 磁损耗机理
    1.4 Fe_3O_4磁性纳米粒子研究进展
        1.4.1 Fe_3O_4磁性纳米粒子的结构与性质
        1.4.2 Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备方法
            1.4.2.1 模板辅助合成法
            1.4.2.2 有机相高温分解法
            1.4.2.3 共沉淀法
            1.4.2.4 水热/溶剂热法
        1.4.3 Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面改性及复合技术
            1.4.3.1 Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面改性
            1.4.3.2 Fe_3O_4磁性纳米粒子的复合技术
        1.4.4 Fe_3O_4磁性纳米粒子及其复合材料在微波吸收领域中的应用
    1.5 本文研究意义与研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 单分散Fe_3O_4微球的尺寸和组成调控机理及其电磁特性
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 样品的制备
            2.2.2.1 水调控多尺度、单分散Fe_3O_4微球的制备
            2.2.2.2 金属离子调控多尺度、单分散Ni_xFe_(3-x)O_4微球的制备
        2.2.3 样品的表征
        2.2.4 样品的性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 水调控制备多尺度、单分散Fe_3O_4微球
            2.3.1.1 物相分析
            2.3.1.2 形貌及微结构分析
            2.3.1.3 形成机理
            2.3.1.4 表面状态分析
            2.3.1.5 静磁性能
            2.3.1.6 微波电磁特性
        2.3.2 金属离子调控制备多尺度、单分散Ni_xFe_(3-x)O_4微球
            2.3.2.1 形貌、结构和组成分析
            2.3.2.2 物相分析
            2.3.2.3 调控机理
            2.3.2.4 静磁性能
    2.4 本章小结
第三章 Fe_3O_4和Fe_3O_4/C纳米环的可控制备及其电磁特性
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 样品的制备
            3.2.2.1 铁前驱物的制备
            3.2.2.2 Fe_3O_4和Fe_3O_4/C纳米环的液相法制备
            3.2.2.3 Fe_3O_4和Fe_3O_4/C纳米环的碳热还原法制备
        3.2.3 样品的表征
        3.2.4 样品的性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 铁前驱物的制备与表征
            3.3.1.1 典型前驱物的形貌和结构表征
            3.3.1.2 反应条件对产物尺寸、组成、形貌的影响
        3.3.2 Fe_3O_4纳米环的微波辅助法制备与形成机理
            3.3.2.1 典型样品的形貌及结构表征
            3.3.2.2 反应条件对产物尺寸及形貌的影响
            3.3.2.3 Fe_3O_4纳米环的形成机理
            3.3.2.4 Fe_3O_4纳米环尺寸依赖的静磁性能
        3.3.3 Fe_3O_4/C纳米环的水热法制备与电磁特性
            3.3.3.1 Fe_3O_4/C纳米环的形貌、物相及组成表征
            3.3.3.2 Fe_3O_4/C纳米环的静磁性能
            3.3.3.3 Fe_3O_4/C纳米环的微波电磁特性
        3.3.4 Fe_3O_4和Fe_3O_4/C纳米环的碳热还原法制备与电磁特性
            3.3.4.1 反应条件对产物组成和形貌的影响
            3.3.4.2 Fe_3O_4纳米环尺寸依赖的微波电磁特性
    3.4 本章小结
第四章 Fe_3O_4/C纳米片的可控制备与电磁特性
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 样品的制备
            4.2.2.1 α-Fe_2O_3纳米片的制备
            4.2.2.2 Fe_3O_4/C纳米片制备
        4.2.3 样品的表征
        4.2.4 样品的性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 α-Fe_2O_3纳米片的制备与表征
            4.3.1.1 典型样品的物相及形貌表征
            4.3.1.2 反应条件对产物形貌的影响
        4.3.2 Fe_3O_4/C纳米片的制备及电磁特性
            4.3.2.1 结构、形貌及组成分析
            4.3.2.2 静磁性能
            4.3.2.3 微波电磁特性
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]表面羧基化Fe3O4磁性纳米粒子的快捷制备及表征[J]. 苏鹏飞,陈国,赵珺.  高等学校化学学报. 2011(07)
[2]光子晶体隐身应用分析[J]. 刘必鎏,时家明,赵大鹏,张玮,许波.  激光与红外. 2009(01)
[3]羰基铁/Al2O3核壳复合粒子的制备和性能[J]. 童国秀,官建国,王维,赵立英.  材料研究学报. 2008(01)
[4]无机微/纳空心球[J]. 贺军辉,陈洪敏,张林.  化学进展. 2007(10)
[5]SiO2纳米壳的厚度对羰基铁/SiO2核壳复合粒子的性能影响[J]. 童国秀,王维,官建国,张清杰.  无机材料学报. 2006(06)
[6]纳米Fe3O4磁性粒子合成过程中分散体系的影响[J]. 娄敏毅,王德平,黄文旵,贾秋凌,刘冰.  建筑材料学报. 2005(02)
[7]La（1-x）MxCoO3（M=Ca,Sr）表面状态的XPS研究[J]. 魏诠,崔巍,龙骧,徐跃.  高等学校化学学报. 1990(11)

硕士论文
[1]尖锥八面体Fe3O4及六角片状Ba（Me）xCo2-2xFe16O27微波吸收性能[D]. 卢玉娥.中南大学 2011
[2]片状纳米晶铁基合金吸收剂研究[D]. 付祺伟.华中科技大学 2006



本文编号：3704600