CoPt磁性纳米材料的研究进展

目前对CoPt磁性纳米材料的研究主要集中在CoPt磁性纳米颗粒、纳米线以及纳米薄膜三个方面,从这三个方面对CoPt磁性材料的研究进展进行详细地介绍。主要阐述了CoPt磁性纳米材料制备方法以及性能特征,同时系统地分析了影响CoPt磁性纳米材料的磁学性能的关键因素。

Fe_xO_y/SBA-15介孔分子筛的合成以及性能研究

在酸性溶液中利用溶胶凝胶-pH值控制两步法直接合成FexOy/SBA-15介孔分子筛,同时利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、小角度X射线衍射(Low-angle XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及振动样品磁强计(VSM)对制备的各种SBA-15介孔分子筛进行结构以及性能的测试、表征。结果显示FexOy均匀地分散在SBA-15的骨架中,而且会对SBA-15介孔分子筛起钉轧作用。而后着重研究了FexOy的加入对SBA-15介孔分子筛的热稳定性、催化特性以及磁学性能的影响。FexOy的引入可以增加制备的SBA-15介孔分子筛的热稳定性;FexOy的引入可以改善SBA-15介孔分子筛的催化活性,得到了开口的、石墨化程度较好的纳米碳管。FexOy的引入使SBA-15介孔分子筛具有明显的铁磁性。

纳米钡铁氧体的制备与磁性研究

采用溶胶凝胶法在不同pH值和煅烧温度条件下制备了M型纳米钡铁氧体样品,利用X射线衍射、场发射扫描电镜以及振动样品磁强计研究了溶液pH值和煅烧温度对纳米钡铁氧体的微结构和磁性能的影响。实验结果表明:溶液pH值及煅烧温度对钡铁氧体的相结构和磁性能都有很大影响。当溶液pH值在3以上时,有利于BaFe12O19相的形成,纳米钡铁氧体的晶粒尺寸约50nm,饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc在pH=7时达到最高。对于pH=7的样品,在700℃左右开始有BaFe12O19相形成,同时伴有较多量的α-Fe2O3和少量的BaFe2O4与BaCO3杂相。随着温度的升高,BaFe12O19主相不断形成积累,杂相逐渐减少,当煅烧温度为800℃时,样品基本上为纯BaFe12O19相,经900℃热处理后样品磁性能最佳:饱和磁化强度达到Ms=61.6(A·m2)/kg,矫顽力为Hc=4.56×105A/m。

溶胶凝胶法制备FexOy／SBA-15介孔分子筛及磁性能研究

SBA-15介孔分子筛具有较大的孔径及优异的水热稳定性,在其中掺杂其它材料可以保证掺杂材料良好的分散性,使晶粒尺寸在纳米量级,呈现新的性能。本文利用溶胶-凝胶法及水热法在酸性的条件下两步直接合成SBA-15及FexOy/SBA-15介孔分子筛磁性材料,进而利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及场发射扫描电子显微镜(FESEM)对制备的FexOy/SBA-15介孔分子筛的结构以及形貌进行分析、表征。另外,利用振动样品磁强计(VSM)研究了煅烧温度对FexOy/SBA-15介孔分子筛材料的磁学性能的影响,结果显示,FexOy/SBA-15介孔分子筛材料的矫顽力以及比饱和磁化强度随着煅烧温度的增加而先增加后减小,在煅烧温度为850℃时,达到最大值:Hc=31044A/m及σs=0.22A.m2.kg-1。

Sol-gel法制备SrTiO_3:0.002Pr磷光体的研究(英文)

采用Sol-gel法制备了具有粒径均匀分布的Pr离子单掺SrTiO3:0.002Pr纳米磷光体。通过DTA、XRD和PL对样品的成相过程和晶体结构及其光谱性能进行了测试分析。DTA和XRD分析结果表明:前驱体在较低温度(<500℃)加热就已经有立方相SrTiO3纳米晶析出,经935℃加热后完全形成单一立方相SrTiO3纳米晶,空间群为Pm-3m(221),经Scherrer公式计算得磷光体的晶粒尺寸约为82 nm。光谱性能研究表明,磷光体的发光性能受烧结温度影响非常明显。对应于Pr离子1D2→3H4能级跃迁的红色发光强度随着烧成温度从600℃升高到1300℃过程中逐渐增大,但发射谱的形状和主峰位置均保持不变。

低温热处理增强α-Fe／Sm2Fe17Cx纳米复合永磁合金磁性能的机制研究

采用X射线衍射分析、透射电子显微镜、振动样品磁强计研究了经400℃低温热处理前后对Sm5Fe80Cu1Si5B3C2.5Zr3.5非晶合金的非晶微结构、晶化后纳米复合永磁体的组织结构及磁性能的影响规律。结果表明,非晶合金直接于750℃退火后软磁α-Fe相和硬磁Sm2(Fe,Si)17Cx相的尺寸分别为50.6和20.6nm,体积分数分别为71.1%和28.9%;而经400℃热处理后复纳米晶组织结构中α-Fe相和Sm2(Fe,Si)17Cx相的晶粒尺寸分别改变为36.5和24.4nm,体积分数分别为76.7%和23.3%,磁交换耦合作用明显增强。径向分布函数计算表明,低温热处理优化了非晶合金的短程有序范围、配位数和最近邻原子间距等微结构参数,改变了原始态非晶合金中α-Fe相和Sm2(Fe,Si)17Cx相的晶化行为,这是细化α-Fe/Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米晶结构和提高磁耦合性能的根本原因。

Sm5Fe80Cu1Zr3．5Si5B3C2．5非晶合金晶化动力学的研究

利用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和差热分析研究了非晶Sm5Fe80Cu1Zr3.5Si5B3C2.5合金中α-Fe/Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米相结构的形成过程、磁性及其晶化动力学。XRD结果表明,随着退火温度的升高,Sm5Fe80Cu1Zr3.5Si5B3C2.5非晶合金先后析出软磁相α-Fe和硬磁相Sm2(Fe,Si)17Cx;当经高温750℃晶化退火后,经Scherrer计算得到合金中α-Fe相和Sm2(Fe,Si)17Cx的晶粒尺寸分别为65.5和22.1nm,其矫顽力增加到58.11kA/m,剩磁为0.967T。晶化动力学分析发现,这种具有较低初始晶化激活能和阶段生长激活能的晶化行为是导致α-Fe相晶粒生长过于粗大和合金中α-Fe和Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米磁体磁耦合性能较差的根本原因。

SrFe12-xAlxO19纳米颗粒溶胶-凝胶法制备及其磁性能研究

利用柠檬酸溶胶-凝胶法制备M型锶铁氧体SrFe12-xAlxO19(0<x<2.5)纳米粉体,同时利用X射线衍射(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对制备的各种样品的结构以及磁性能进行研究。大量的实验结果表明,Al3+离子可以进入到锶铁氧体次晶格来替代Fe3+,纳米锶铁氧体仍保持磁铅石相结构。VSM研究结果显示M型锶铁氧体SrFe12-xAlgO19(0<x<2.5)样品的饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr随掺杂量x的增加基本呈线性降低关系,Ma从x=0的63.5(A·m2)/kg下降至x=2.5的23.8(A·m2)/kg。样品的矫顽力Hc随Al掺杂量x的增加总体呈增加趋势,当x=1.5时Hc达到最大约7.8×104A/m。

低温热处理对α-Fe／Sm2Fe17Cx纳米复合永磁合金结构和磁性能的影响

采用X射线衍射分析、振动样品磁强计和差热分析研究了低温退火处理对Sm5Fe80Cu1Si5B3C2.5Zr3.5非晶合金晶化后纳米复合永磁体的组织结构、磁性能及晶化动力学的影响。结果表明,经400℃低温热处理后纳米复合合金中-αFe相和Sm2(Fe,Si)17Cx相的组织结构均产生了明显改变,晶粒尺寸分别从原始态(未经处理)的50.6 nm(-αFe相)和20.6 nm(Sm2(Fe,Si)17Cx相)改变为36.5和24.4 nm;体积分数分别从71.1%(-αFe相)和28.9%(Sm2(Fe,Si)17Cx相)改变为76.7%和23.3%;同时磁耦合性能明显增强。晶化动力学分析发现,低温热处理增大了非晶合金的短程有序范围,改变了原始态非晶合金中-αFe相和Sm2(Fe,Si)17Cx相的晶化行为,这是优化-αFe/Sm2(Fe,Si)17Cx复合纳米晶结构和提高磁耦合性能的根本原因。

在有机添加剂存在的情况下共沉淀制备纳米Fe_3O_4及其性能(英文)

在有机添加剂甲基丙烯酸乙酯存在的情况下,采用共沉淀方法从Fe2+与Fe3+的水溶液中制备了Fe3O4纳米粒子。分别通过X射线衍射、透射电镜研究了其结构与形貌。结果表明:当溶液中甲基丙烯酸乙酯浓度为0.015mol/L时,所制备的纳米粒子为单一的Fe3O4相;粒子呈球形,半径大约为15～30nm。同时,采用振动样品磁强计对Fe3O4纳米粒子的磁性能进行了表征。结果显示,在不同温度下测得的M-H/T曲线与温度无关,表明该粒子具有典型的超顺磁性。

掺银磁铁矿复合薄膜的制备及室温磁电阻效应

采用溶胶–凝胶技术结合旋涂法,以聚乙烯醇作为鳌合剂,选择适当的退火程序,制备了由金属Ag相和Fe3O4相所组成的Agx(Fe3O4)1-x(x=0,0.1,0.2,0.3)复合薄膜。磁力显微镜观察表明,Fe3O4晶粒为单畴颗粒,其直径为75～85nm,小于理论计算的单畴临界尺寸。磁性测量表明:x=0.1和0.3薄膜的矫顽力HC分别为23.1kA/m和28.6kA/m,很接近于Fe3O4的磁晶各向异性场HK(27.1kA/m)。室温(300K)下,x=0.1的薄膜具有最大的磁电阻,700kA/m磁场下为-3.5%,高于纯Fe3O4薄膜的低场磁电阻(-2.2%)。随着Ag含量进一步增加,薄膜的室温磁电阻减小。适量金属Ag的掺入有利于提高Fe3O4薄膜的磁电阻,这归因于自旋极化电子在Fe3O4晶粒和Ag颗粒界面处的自旋相关散射以及穿过Fe3O4–Fe3O4晶界的自旋极化隧穿的共同作用。

表面活性剂对氧化锌纳米棒形貌的影响与机理(英文)

分别以PEG400和PVA124为表面活性剂辅助水热法合成了氧化锌(ZnO)纳米棒。X射线衍射分析显示:产物为结晶良好的六角结构ZnO晶体,PEG400为表面活性剂制得的ZnO比PVA124为表面活性剂时的结晶性好。用透射电镜和选区电子衍射研究了不同表面活性剂对ZnO纳米棒形貌和结晶性的影响,解释了PEG400和PVA124对ZnO形貌影响的机理,并对ZnO的生长机制进行了初步探讨。

Tb和Zr掺杂烧结NdFeB永磁体矫顽力的研究

利用X射线衍射分析(XRD)和BH测试仪分别研究了元素Tb、Zr的添加对HD法制备NdFeB永磁体的微结构及磁性能的影响规律。微结构研究表明,元素Tb、Zr添加前后的磁体都主要由四方相Nd2Fe14B(P42/mnm)和微量的富Nd相构成;但Tb和Zr的添加明显改变了永磁体的取向特性和磁性能;采用HORTA法计算表明,Tb和Zr的添加虽然都使永磁体的(004)、(006)、(008)极密度因子减小,但是室温下磁性能测试表明,Zr的添加降低了磁体的矫顽力,而Tb添加后永磁体的矫顽力有了明显的提升,从2038 kA/m提升到2302 kA/m;Kronmüller-Plot关系曲线表明,3种合金的矫顽力机理均为磁畴成核反转机制。

纳米碳管阵列场发射电流密度的理论数值优化

以纳米碳管阵列为研究对象,利用镜像悬浮球模型及Fowler-Nordheim电流密度公式,对纳米碳管阵列的场发射电流密度进行计算,进而综合考虑场发射增强因子及场发射电流密度对纳米碳管阵列场发射性能进行定量优化.参考碳管阵列场发射电流密度最大值及场发射增强因子,表明当纳米碳管阵列间距为碳管高度十分之一时,纳米碳管阵列的场发射性能得到优化.与以前的理论估算结果相比,优化的阵列间距进一步减小.当纳米碳管间距过大,场发射增强因子增加,而场发射电流密度会在更大程度上减小;当纳米碳管密度较大时,场发射增强因子受到静电屏蔽的影响而急剧下降.

添加钴对HD制备NdFeB永磁体矫顽力的影响

采用X射线衍射分析(XRD)和BH测试仪分别研究了添加Co对HD制备的NdFeB永磁体微结构和磁性能的影响规律。微结构研究表明,添加Co前后的永磁体都由主要的四方相Nd2Fe14B(P42/mnm)和微量的富Nd相构成;但添加Co明显改变了永磁体的取向特性和磁性能;Horta法计算表明Co掺杂降低了Nd(FeCo)B永磁体的(004),(006)和(008)晶面的极密度因子;室温下磁性能测试表明,添加Co后永磁体矫顽力有了明显提升,从2038 kA.m-1提升到2162 kA.m-1,提高了接近124 kA.m-1;Kronm櫣ller-Plot行为研究表明两合金的矫顽力机理均为磁畴成核机制,由于Co添加同时增大了微磁参数αk和Neff,这增加磁畴反转需要的磁场能,从而提高了矫顽力。

HDDR法制备NdFeB永磁体的高矫顽力研究

采用X射线衍射分析、扫描电镜和BH测试仪分别研究HDDR法制备的NdFeB永磁体微结构、晶粒表面形貌及其磁性能。结果表明,HDDR法制备的磁粉再经1080℃高温真空烧结所获得的NdFeB永磁体,主要由四方相Nd2Fe14B(P42/mnm)和少量的富稀土相构成,扫描电镜相片显示主相平均晶粒尺寸约为12.3μm;采用Horta法计算得到样品(006)晶面的极密度因子约为3.5,表明该样品具有较高的c轴取向;不同温度下退磁曲线研究表明,室温下合金有较好的磁性能:磁能积(BH)max=264kJ/m3,剩磁Br=1.17T,矫顽力达到Hcj=2038kA/m;随温度的升高,磁性能各参数都单调下降,特别是矫顽力降低最为显著,从295K升温到448K过程中其值下降了1496kA/m;Hc(T)/Ms(T)与HmNin(T)/Ms(T)(Kronmüller-Plot)关系曲线研究表明,该合金的矫顽力机制为畴成核反转机制,其中微磁参数αk和Neff分别为1.39和1.75,是决定该合金高矫顽力的关键因素。