Cr离子掺杂Ni-X-Co铁氧体纳米材料磁性研究

作     者：左卓 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙爱民

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：Ni-Cu-Co铁氧体 Cr3+离子掺杂 Ni-Mn-Co铁氧体 微观结构 磁性性能 

摘      要：镍钴基铁氧体具有与一般磁性材料不同的铁氧体磁性材料,它作为尖晶石结构的铁氧体纳米磁性材料,具有十分独特物理化学性质,尤其是机械性能、电学性能、磁学和光磁性能。特别是以矫顽力、磁化强度、磁晶各向异性常数为代表的磁学性能。镍钴基铁氧体纳米磁性材料较高的矫顽力、较大的高频磁导率和磁晶各向异性常数,以及优异的化学性与耐腐蚀性使得样品广泛的应用在不同的领域:例如磁记录材料、永磁体、吸波材料和气敏传感材料方面或者是作为吸附剂和色谱固定剂。还可以应用到生物医学方面。广泛的应用使得对镍钴基铁氧体性能的要求更为严苛。本文利用溶胶-凝胶法制备Cr离子掺杂Ni-Cu-Co铁氧体纳米材料以及Ni-Mn-Co铁氧体纳米材料,并对其磁性性能进行了分析和研究。主要的工作包括以下两部分:1.这一部分是以硝酸镍,硝酸铜,硝酸钴,硝酸铁为原料,柠檬酸为络合剂,硝酸铬为改性剂,采用溶胶-凝胶法合成了NiCuCoCrFeO。并对样品进行表征。样品的X射线衍射光谱(XRD)数据表明,样品的粒径范围为52.14-54.88 nm。晶格常数在8.3569(?)到8.3758(?)之间。傅立叶红外光谱(FT-IR)数据显示:样品结构不随Cr离子掺杂而产生变化,能够一直保持为尖晶石型。通过扫描电子显微镜(SEM)可以看出样品的形貌是属于不规则球形。而且由于铬离子的掺杂,它似乎产生了团聚现象。通过能量色散X射线光谱仪(EDAX)分析样品中的元素,发现样品中含有Ni,Cu,Co,Fe,O元素。并且在Cr含量为0.025、0.050、0.075和0.100的样品中发现了与Cr元素相对应的峰。使用VSM对样品的磁性进行了表征。对数据进行处理以获得与磁性能有关的参数,例如饱和磁化强度和矫顽力等。2.这一部分是采用溶胶凝胶法制备化学式为NiMnCoCrFeO(x=0.000,0.025,0.050,0.075,0.100)的纳米尖晶石结构的铁氧体磁性材料。分别利用XRD,FT-IR,SEM,EDAX,XPS对样品的结构形貌,离子价态进行分析,能够发现样品的粒径最大可以达到87.45 nm,最小可以达到56.34 nm。晶格常数也随铬离子掺杂产生变化,但是依旧保持尖晶石结构的不规则球状,由于样品具有磁性还产生了团聚现象。并且能够检测出镍锰钴铬铁氧等元素和不同价态的对应峰,而利用VSM对样品的磁性性能进行分析能够发现在铬离子掺杂量达到0.025时的NiMnCoCrFeO样品的磁性性能最好,无论是饱和磁化强度还是剩余磁化强度,矩形比,或者是矫顽力与矫顽力矩形比都是最大的。