海绵状多孔磁性材料的制备与物性研究

发布时间：2017-09-06 19:40

  本文关键词：海绵状多孔磁性材料的制备与物性研究

  更多相关文章： 海绵状多孔磁性材料 杂化材料 葡萄糖引导共沉淀/烧结工艺 静磁性能 微波吸收 抗菌性能

【摘要】：海绵状多孔磁性材料是一种新型的功能材料,具有质量轻、比表面积高、磁响应强等特点,在吸附分离、催化、微波吸收、水处理、磁性材料、生物医药、抗菌等方面具有广泛的应用。本文以葡萄糖作为化学合成的模板剂,以过渡金属硝酸盐为原料,通过共沉淀/烧结技术合成了一系列的海绵状多孔材料,并阐明了海绵状材料的形成机制。通过控制样品的形貌、组成和质构特性使其在微波吸收、抗菌、催化等领域具有广泛的应用前景。研究内容如下：通过葡萄糖引导的共沉淀/烧结合成技术选择性地合成了海绵状多孔氧化铁纳微六面体材料。在反应过程中,通过改变葡萄糖与硝酸铁的摩尔比、反应温度、烧结温度和烧结时间等反应条件,可以系统地调节样品的形貌、结构、相组成以及质构特性。在反应过程中,葡萄糖作为结构导向剂指导着样品从纳米薄片自组装形成多面体前驱物。随后在烧结前驱物的过程中,葡萄糖作为牺牲模板剂促使海绵状多孔结构的形成。在N2的保护下,烧结前驱物制备的海绵状多孔Fe304具有良好的微波吸收特性。当硝酸铁与葡萄糖的摩尔比),=1：3时,RL≤-20dB的有效吸收带宽为7.7 GHz,相应厚度为1.8-5.5mm,且在5.76 GHz的最大损耗值RL为-60.09 dB,对应厚度为4 mm。获得的海绵状多孔Fe304纳微六面体具有增强的电磁特性,能形成多重共振现象和耗散电流,因而显示了优异的微波吸收特性。采用葡萄糖引导的共沉淀/烧结两步反应合成了不同结构和组成的海绵状纳微六面体ZnO/ZnFe2O4杂化材料。首先通过共沉淀过程获得草酸锌/草酸铁前驱物,随后烧结草酸盐前驱物得到海绵状纳微六面体。通过改变Zn2+/Fe3+的投料比和烧结温度可以调控海绵状纳微六面体的晶粒尺寸和结构特性。采用ATP(三磷酸腺苷)荧光法来分析样品的抗菌性能,从而得出海绵状多孔ZnO/ZnFe2O4纳微六面体的主要抗菌机制为应激氧化。在较低的温度下烧结得到的海绵状ZnO/ZnFe2O4纳微六面体具有较高的活性氧(ROS),其抗菌特性明显优于纯的ZnO和Fe203纳米材料。优异的抗菌特性主要归因于这种海绵状多孔ZnO/ZnFe2O4纳微六面体结构有利于光电荷的分离以及可见光的吸收。进一步采用葡萄糖引导的共沉淀/烧结合成技术制备了多孔ZnO/Ni/ZnxNiyFe3-x-yO4纳微六面体。通过改变Fe3+/Ni2+/Zn2+的摩尔比γ和烧结温度Ts可以调控样品的物相组成、晶粒尺寸及比表面积,从而建立样品的性能和结构之间的构效关系。结果表明,其中较高的烧结温度Ts和适当的Zn2+取代能改善样品的微波吸收特性。当Fe3+/Ni2+/Zn2+的摩尔比],=2：0.5：0.5,烧结温度Ts为700℃得到的多孔ZnO/Ni/ZnxNiyFe3-x-yO4纳微六面体,涂层厚度为1.7-5.5 mm时,在4.59-18.0 GHz频段内RL≤-20.0 dB,且在10.0 GHz时,最大损耗值RL为-36.52 dB。这种优异的微波吸收特性归属于增强的多相界面效应、能形成多重共振行为以及优异的电磁匹配与吸收特性。
【关键词】：海绵状多孔磁性材料 杂化材料 葡萄糖引导共沉淀/烧结工艺 静磁性能 微波吸收 抗菌性能
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM271
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文献综述11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 多孔材料的研究现状11-14
• 1.2.1 多孔材料的特性11-12
• 1.2.2 多孔材料的分类12-14
• 1.2.2.1 微孔材料12
• 1.2.2.2 介孔材料12-13
• 1.2.2.3 大孔材料13-14
• 1.3 多孔磁性材料14-18
• 1.3.1 多孔磁性材料的制备方法14-16
• 1.3.1.1 沉淀法14
• 1.3.1.2 水热法和溶剂热法14-15
• 1.3.1.3 溶胶凝胶法15
• 1.3.1.4 模板法15-16
• 1.3.2 多孔磁性材料的应用16-18
• 1.3.2.1 催化方面16
• 1.3.2.2 微波吸收方面16-17
• 1.3.2.3 电化学方面17
• 1.3.2.4 生物医药方面17-18
• 1.3.2.5 水污染处理方面18
• 1.4 多糖为模板的绿色合成技术18-19
• 1.5 海绵状多孔材料简介19
• 1.6 选题依据与研究内容19-21
• 第二章 海绵状纳微氧化铁的合成与微波电磁特性21-37
• 2.1 前言21-22
• 2.2 实验部分22-23
• 2.2.1 试剂和仪器22
• 2.2.2 样品的合成22
• 2.2.3 样品的表征22-23
• 2.2.4 样品的性能测试23
• 2.3 结果与讨论23-35
• 2.3.1 前驱物的表征24-25
• 2.3.2 前驱物的形貌控制25-27
• 2.3.2.1 葡萄糖的影响25-26
• 2.3.2.2 反应温度的影响26-27
• 2.3.3 烧结条件对烧结产物形貌和结构的影响27-32
• 2.3.3.1 烧结温度的影响27-30
• 2.3.3.2 烧结气氛的影响30-32
• 2.3.3.3 烧结时间的影响32
• 2.3.4 海绵状结构的形成机制32-34
• 2.3.5 微波电磁特性34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第三章 海绵状纳微六面体ZnO/ZnFe_2O_4的制备与抗菌性能37-50
• 3.1 前言37-38
• 3.2 实验部分38-39
• 3.2.1 试剂和仪器38
• 3.2.2 样品的合成38
• 3.2.3 样品的表征38
• 3.2.4 样品的抗菌性能测试38-39
• 3.3 结果与讨论39-49
• 3.3.1 前驱物的表征39-40
• 3.3.2 烧结温度对烧结产物的影响40-44
• 3.3.3 Zn~(2+)/Fe~(3+)的投料比对烧结产物的影响44-46
• 3.3.4 抗菌性能46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 多孔ZnO/Ni/Zn_xNi_yFe_(3-x-y)O_4纳微六面体制备及电磁特性50-66
• 4.1 前言50-51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 试剂和仪器51
• 4.2.2 样品的合成51
• 4.2.3 样品的表征51
• 4.2.4 样品的性能测试51-52
• 4.3 结果与讨论52-65
• 4.3.1 前驱物的形貌和结构表征52
• 4.3.2 实验条件对烧结样品的相结构的影响52-56
• 4.3.3 实验条件对烧结样品的形貌和结构的影响56-58
• 4.3.4 实验条件对烧结样品的质构特性的影响58-59
• 4.3.5 烧结样品的静磁特性59-60
• 4.3.6 烧结样品的微波电磁特性60-65
• 4.4 本章小结65-66
• 全文总结66-67
• 参考文献67-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-80
• 浙江师范大学学位论文诚信承诺书80-81

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本文编号：805068