无稀土元素Co_nC纳米永磁材料的制备与磁性能研究

发布时间：2017-08-27 00:36

  本文关键词：无稀土元素Co_nC纳米永磁材料的制备与磁性能研究

  更多相关文章： 水热法 Co_nC纳米粉体 生长机理 微观结构 磁性能

【摘要】：稀土永磁材料体系应用非常广泛。由于稀土危机以及稀土价格的不断上涨,无稀土永磁材料体系具有很大的应用前景。其中ConC纳米永磁材料是无稀土永磁材料的代表体系,目前很多科学家主要是用磁控溅射和离子溅射等方法合成ConC薄膜,矫顽力以及饱和磁化强度达不到永磁材料的要求,而且通过磁控溅射合成的是薄膜,其应用的领域受到限制。因此,研究ConC纳米永磁材料的合成机理,微观结构和磁特性之间的关系具有非常重要的意义。本文以水热法为基础,首先合成纳米级的钴粉,通过改变温度、柠檬酸钠、氢氧化钠的浓度来改变纳米级钴粉的形貌,合成出表面活性能高的纳米级钴粉,作为热处理的钴源。其次分别研究钴粉和碳纳米管、钴粉和石墨热处理制备的ConC(CNTs)、ConC(G)的相组成,同时研究不同热处理温度、不同碳的含量等参量对ConC的微观结构以及磁性能的影响。最后研究了水热法直接合成纳米级ConC粉体的相结构,通过调节水热法合成过程中温度、时间等参量,研究水热法合成对纳米级ConC粉体的生长机理、微观结构和磁性能之间的联系,主要结论如下：1.水热法合成纳米级的钴粉的形貌与温度、柠檬酸钠、氢氧化钠等参量有密切的关系。140℃合成的纳米级钴粉的形貌是切片棱柱型,随着水热温度的增大,逐渐变成球状,其主要生长机理为奥斯特瓦尔德熟化理论和取向搭接机制。140℃合成的晶粒尺寸最小,随着温度升高晶粒尺寸不断增大,本次实验钴粉的最优合成工艺为温度140℃,柠檬酸钠的浓度为15mmol,氢氧化钠和氯化钴的摩尔比为6：1。2.热处理制备ConC (CNTs)、ConC (G)纳米永磁材料,合成的粉体是C、Co、Co3C三相混合结构,并且矫顽力随着温度的升高先增大后减小,饱和磁化强度随着温度增大一直在增大。综合考虑,400℃为本次实验的最适合温度。不管碳源为碳纳米管还是石墨,都是在热处理温度为500℃的时候出现相变,随着热处理温度的升高,ConC纳米颗粒的形貌都是从六角片层状变成球状。3.水热法直接合成ConC (CNTs)、ConC (G)纳米永磁材料,水热温度选择200℃的时候,合成的粉体同样也是C、Co、Co3C三相混合结构。ConC (CNTs)纳米粉体随着合成时间的增加,由球状变成中空纳米球,磁性能矫顽力为218.190e,饱和磁化强度为103.46emu/g,而ConC (G)纳米材料随着时间增大由链状变成片层状,磁性能矫顽力为180.580e,饱和磁化强度为103.08emu/g。
【关键词】：水热法 Co_nC纳米粉体 生长机理 微观结构 磁性能
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM273;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 文献综述10-25
• 1.1 引言10-12
• 1.2 稀土永磁材料体系12-13
• 1.3 无稀土元素的永磁材料体系13-21
• 1.3.1 MnBi合金14-15
• 1.3.2 FeN化合物15-16
• 1.3.3 CoNi合金16-19
• 1.3.4 Co_nC化合物19-21
• 1.4 Co_nC体系合成方法21-23
• 1.4.1 磁控溅射法22
• 1.4.2 气相沉积法22
• 1.4.3 电沉积法22
• 1.4.4 高能球磨22-23
• 1.4.5 真空脉冲滤波法23
• 1.4.6 水热法23
• 1.5 本文的研究意义和研究内容23-25
• 1.5.1 本文的研究意义23-24
• 1.5.2 本文的研究内容24-25
• 第2章 实验部分25-31
• 2.1 实验过程25-28
• 2.1.1 实验原料25
• 2.1.2 纳米钴粉体的制备25-26
• 2.1.3 水热法制备Co_nC粉体26-27
• 2.1.4 热处理制备Co_nC粉体27-28
• 2.2 实验设备以及测试仪器介绍28-31
• 2.2.1 反应釜28
• 2.2.2 综合热分析测试仪28-29
• 2.2.3 X射线衍射仪(XRD)29
• 2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)29
• 2.2.5 振动样品磁强计(VSM)29-31
• 第3章 Co纳米颗粒的合成与研究31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 钴合成工艺研究31-35
• 3.2.1 合成温度对钴结构的影响研究31-32
• 3.2.2 柠檬酸钠对钴结构的影响研究32-34
• 3.2.3 氢氧化钠对钴结构的影响研究34-35
• 3.3 钴的形貌以及磁性能研究35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 水热法直接合成Co_nC纳米颗粒与磁性能研究37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 水热法制备Co_nC(CNTs)纳米粉体37-42
• 4.2.1 Co_nC(CNTs)纳米粉体的制备37-39
• 4.2.2 Co_nC(CNTs)纳米粉体的结构和磁性能研究39-42
• 4.3 水热法制备ConC(G)纳米粉体42-45
• 4.3.1 Co_nC(G)纳米粉体的制备42-43
• 4.3.2 Co_nC(G)纳米粉体的结构和磁性能研究43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 热处理合成Co_nC纳米颗粒与磁性能研究46-59
• 5.1 引言46
• 5.2 热处理制备Co_nC(CNTs)纳米粉体46-52
• 5.2.1 Co_nC(CNTs)纳米粉体的制备46-47
• 5.2.2 Co_nC(CNTs)纳米粉体的结构和磁性能研究47-52
• 5.3 热处理制备Co_nC(G)纳米粉体52-57
• 5.3.1 Go_nG(G)纳米粉体的制备52-53
• 5.3.2 Go-nG(G)纳米粉体的结构和磁性能研究53-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第6章 主要结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文67

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本文编号：743559