铁氧体的制备及其磁介电复合材料性能的研究

发布时间：2017-09-26 04:03

  本文关键词：铁氧体的制备及其磁介电复合材料性能的研究

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【摘要】：随着科技的不断进步,多铁性材料逐渐发展成熟,人们对器件应用的要求也越来越高,主要表现在器件的集成化和小型化：集成化表现为一种材料具有多种性能,小型化则要求原材料粉体的晶粒尺寸为纳米量级。本文主要研究不同稳恒磁场制备纳米级的钴铁氧体(CoFe2O4)和镍锌铁氧体(NiZnFe2O4)以及稳恒磁场对粒子微观结构和磁性能的影响,最后采用固相-水热相结合的方法制备xNi0.4Zn0.6Fe2O4-(1-x)(Mg0.95Zn0.05)(Ti0.8Sn0.2)O4复合材料,并对他们的微观结构、结合界面、磁性能、磁导率和介电性能进行了研究。在不同外加磁场条件下用水热法分别制备了颗粒尺寸从几纳米到20纳米左右的CoFe2O4粉体。采用水热法制备的CoFe2O4磁性纳米微粒,纯度较高,晶粒生长完整。在制备过程中,稳恒磁场对CoFe2O4磁性纳米微粒的晶格常数、晶粒尺寸和磁性能都有较大的影响；当稳恒磁场在一定范围内时,随着稳恒磁场的增加,磁性颗粒的粒径和室温下样品的饱和磁化强度都逐渐增大；但是当稳恒磁场超出一定范围时,随着稳恒磁场的增大,磁性颗粒的粒径和室温下样品的饱和磁化强度却逐渐减小。采用水热法制备镍锌铁氧体,并研究了稳恒磁场对颗粒的晶格常数、晶粒尺寸、饱和磁化强度的影响。研究结果发现：当稳恒磁场在一定范围内时,随着稳恒磁场的增加,磁性颗粒的粒径减小,室温下样品的饱和磁化强度呈现减小的趋势；但是随着稳恒磁场的进一步增大,磁性颗粒的粒径却变大,室温下样品的饱和磁化强度也呈现增大的趋势。采用固相法制备了(Mg0.95Zn0.05)(Ti0.8Sn0.2)O4,并以(Mg0.95Zn0.o5)(Ti0.8Sn0.2)O4、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铁、氢氧化钠为原料采用水热法成功制备xNi0.4Zn0.6Fe2O4-(1-x)(Mg0.95Zn0.05)(Ti0.8Sn0.2)O4复合粉体,随着Ni0.4Zn0.6Fe2O4的逐渐增多,通过扫描电镜观察复合粉体,可以确定复合粉体是以(Mg0.95Zn0.05)(Ti0.8Sn0.2)O4为核、Ni0.4Zn0.6Fe2O4为壳的核壳结构。复合粉体经过加胶-造粒-压片,最后烧结成陶瓷,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜和透射电镜对样品的物相和形貌进行了分析。对烧结后的样品进行处理,通过扫描和高分辨分析复合样品的结合形式,并研究了复合材料的磁性能、电性能的变化规律。结果表明：随着Ni0.4Zn0.6Fe2O4含量从10%增加到90%,逐渐形成核-壳结构的复合粉体；饱和磁化强度由8 emu/g逐渐增加到50 emu/g;复合粉体压片烧结后,晶粒发生明显变化：随着Ni0.4Zn0.6Fe2O4的逐渐增多,晶粒尺寸、磁导率、介电常数都呈现先增大后减小的趋势。
【关键词】：水热法 稳恒磁场 磁性能 介电常数 固相法 磁滞回线
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM277
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 铁氧体材料9-14
• 1.1.1 尖晶石铁氧体的晶体结构和磁性特征10-11
• 1.1.2 铁氧体的磁特性11-14
• 1.2 铁氧体水热合成的概述14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 样品的制备及性能的测试17-27
• 2.1 实验设备及实验原料17-18
• 2.1.1 实验设备17
• 2.1.2 实验原料17-18
• 2.2 实验配方及实验流程与工艺18-21
• 2.2.1 水热法制备工艺18-19
• 2.2.2 固相法制备工艺19-21
• 2.3 材料性能表征21-27
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析21-22
• 2.3.2 微结构表征22
• 2.3.3 磁学性能测试22-23
• 2.3.4 介电性能测试23-27
• 第3章 磁场下水热法制备CoFe2O_4纳米颗粒及磁性能的研究27-35
• 3.1 前言27
• 3.2 实验部分27-28
• 3.2.1 CoFe2O_4纳米颗粒制备27-28
• 3.2.2 样品的表征28
• 3.3 结果与讨论28-32
• 3.3.1 物相结构28-30
• 3.3.2 样品的TEM分析30-31
• 3.3.3 磁性能分析31-32
• 3.4 磁场下CoFe2O_4的生长机理32-33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 不同磁场下水热制备Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_2O_4纳米颗粒及其磁性能的研究35-43
• 4.1 前言35
• 4.2 实验部分35-36
• 4.3 结果与讨论36-41
• 4.3.1 纳米粉体物相结构表征36-37
• 4.3.2 样品的SEM表征37-38
• 4.3.3 磁性能的表征38-40
• 4.3.4 磁场下Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_2O_4的生长机理40-41
• 4.4 本章小结41-43
• 第5章 复合材料的制备及性能43-55
• 5.1 复合材料的水热制备43-44
• 5.2 结果分析与讨论44-54
• 5.2.1 复合粉体结果分析与讨论44-47
• 5.2.2 复合陶瓷结果分析与讨论47-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第6章 总结55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士学位期间科研成果67

【参考文献】

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1 张军丽,叶文玉;溶胶凝胶法聚合物/无机复合材料的研究与应用[J];云南化工;2005年04期

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本文编号：921331