AFeO尖晶石型铁氧体的制备及磁性表征

摘要

近年来，随着环保概念的深入人心，室温磁致冷的研究发展极其迅速。在金属、金属合金和钙钛矿等材料中的磁热效应的发现，且这些材料均为顺磁性材料和铁磁性材料，人们对这些磁制冷工质作了很深入的研究，但对于铁氧体磁性材料的磁制冷性能的研究还不多。本文选择了AFe<,2>O<,4>尖晶石型铁氧体作为研究对象，系统地研究了掺杂对物质的形态和性能的影响，希望对尖晶石型铁氧体在磁致冷方面的应用有探索性的研究。 论文分别选择(NiZn)Fe<,2>O<,4>，MnFe<,2>O<,4>，CoFe<,2>O<,4>作为母体化合物。首先在(NiZn)尖晶石型铁氧体中用 Cu<'2+>代替Ni<'2+>，使得比饱和磁化强度随着Cu<'2+>含量的增加而不断降低，同时居里温度在x=10时存在一个转折，呈先升高后降低的趋势。比饱和磁化强度的降低是由于磁矩值较低的Cu<'2+>离子的加入降低了晶格的磁矩。由于Cu<'2+>的加入导致晶格畸变使居里温度发生转折。由于稀土离子La<'3+>的特殊性质，在此基础上掺杂La<'3+>，结果表明样品的比饱和磁化强度先降低后升高，同时系列样品的居里温度先降低后升高，转折点均发生在x=0.03。比饱和磁化强度的减小可以由净磁矩的减小来解释，而它的增加可以认为是锻烧的过程中产生了次级磁畴的缘故。在MnFe<,2>O<,4>中用Zn<'2+>取代Mn<'2+>，发现随着Zn<'2+>的不断增多，其比饱和磁化强度和居里温度都呈先增加后减小的趋势，转折点均为x=0.2。比饱和磁化强度的增大是净磁矩增加的结果而导致的，其减小是由于非磁性离子的加入。居里温度的变化是由于晶格类型在转折点处发生了转变而引起的。 利用固相－熔盐法在比传统的固相法合成温度低、反应时间短的条件下制备出形貌均一、结晶完好的NiCuZn尖晶石型铁氧体，而在此基础上制备的掺La<'3+>的NiCuZn尖晶石型铁氧体的形态显得粗糙，认为是由于La<'3+>引起的晶格畸变导致的，另一方面是由于La<'3+>并没有完全进入晶格，而是掺入到了晶界处所造成的。采用溶胶凝胶－熔盐法制备出的Co尖晶石型铁氧体具有完美的正八面体型，而且样品的粒径随着Cd<'2+>的增多而增大，同时比饱和磁化强度随着Cd<'2+>的增多而减小。通过计算系列样品的磁熵变值，发现(NiZn)、Mn尖晶石型铁氧体系列的磁熵变值不大，但是由于这两类尖晶石型铁氧体具有原料来源广泛，成本低廉，制备方法简单及性质的可调控型等优点，因此制备出的铁氧体材料将是一种新型的磁制冷材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1磁致冷材料的研究概述

1.1.1磁卡效应

1.1.2磁致冷材料的发展现状

1.2尖晶石型铁氧体研究概述

1.2.1尖晶石型铁氧体的发展历史

1.2.2尖晶石型铁氧体的结构特点

1.2.3尖晶石型铁氧体的制备方法

1.3铁氧体的磁性

1.3.1基础知识

1.3.2基础概念

1.4本文的研究内容和意义

第2章固相—熔盐法制备NiCuZn铁氧体

2.1试剂、仪器与设备

2.1.1化学试剂

2.1.2仪器与设备

2.2 NiCuZn铁氧体的制备

2.3 NiCuZn铁氧体的结构和磁性分析

2.3.1结构分析

2.3.2形貌分析

2.3.3磁性分析

2.4本章小结

第3章固相—熔盐法制备La掺杂NiCuZn铁氧体

3.1试剂、仪器与设备

3.1.1化学试剂

3.1.2仪器与设备

3.2 La掺杂NiCuZn铁氧体的制备

3.3 La掺杂NiCuZn铁氧体的结构和磁性

3.3.1结构分析

3.3.2形貌分析

3.3.3磁性分析

3.4本章小结

第4章水热法制备MnZn铁氧体

4.1试剂、仪器与设备

4.1.1化学试剂

4.1.2仪器与设备

4.2 MnZn铁氧体的制备

4.3 MnZn铁氧体的结构和磁性分析

4.3.1结构分析

4.3.2形貌分析

4.3.3磁性分析

4.4本章小结

第5章溶胶凝胶—熔盐法制备Co1-xCdxFe2O4

5.1试剂、仪器与设备

5.1.1化学试剂

5.1.2仪器与设备

5.2 Co1-xCdxFe2O4(x=0.5～1)的制备

5.3 Co1-xCdxFe2O4(x=0.5～1)的结构和磁性

5.3.1结构分析

5.3.2形貌分析

5.3.3磁性分析

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢