溶胶凝胶法制备纳米YIG(Y3Fe5O12)粉体及其磁学性能研究

摘要

石榴石是一种优异的磁光材料，它具有在近红外波段吸收少、法拉第旋转效应好等优点。在自然界中，具有石榴石结构的矿物很多，YIG(Y3Fe5O12)则是一种典型的具有石榴石结构的铁氧体，它具有优秀的磁光法拉第效应，相对于早期的磁光玻璃，它的磁光效应大，饱和磁场小，均匀性、稳定性好。由于Y3+为非磁性粒子，从磁性的角度考虑比较单纯，所以YIG也成为研究其他石榴石型材料的基础。当前，除了要求YIG铁氧体材料要有优良的综合性能外，更重要的是要有一个成熟的超纯超细的YIG材料制备技术。近几年来随着合成技术的高速发展，新的合成高性能YIG材料的方法不断出现。
　　本文以溶胶凝胶自蔓延燃烧法为材料制备方法，以Y2O3、HNO3、九水硝酸铁（Fe(NO3)3·9H2O）和柠檬酸为原料，在低温下制备合成了纳米YIG粉体。通过本实验的研究，主要得出了以下结论：
　　1）在XRD图谱中，未经过煅烧的粉体没有出现任何明显的衍射峰，因此未经过煅烧的粉体为无定形的结构。经过一定温度煅烧的粉体其衍射峰的衍射角与标准的Y3Fe5O12 PDF＃43-0507有很好的对应性，因此可以确定经过煅烧的粉体为YIG粉体。
　　2）SEM结果表明燃烧后的粉体为蓬松的多孔结构，其形状近似一个连续网状结构的蜂窝。
　　3）经过煅烧和未经过煅烧的粉体最大磁化强度值相差巨大，M-T曲线结果表明，室温下未经过煅烧的样品最大磁化强度仅为1.1 emu/g.而经过煅烧的样品最大磁化强度高达26.5 emu/g.
　　4）随着掺杂元素Er加入量的增加，YIG材料的磁化强度随之增加。Gd掺杂取代对YIG材料磁性的影响与Er掺杂取代对YIG材料磁性的影响相比较，具有相类似的结果。

目录

声明

1 引 言

2 文献综述

2.1 磁光效应及其应用

2.2 纳米粉体的制备方法

2.3 溶胶凝胶法制备纳米粉体介绍

2.4 YIG材料的微观结构及其磁性能

3 溶胶凝胶法制备YIG纳米粉体的过程以及实验条件的选择

3.1 实验所需的药品仪器以及测试设备

3.2 溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备YIG粉体的实验原理与特点

3.3 实验工艺过程

3.4 燃烧剂的选择

3.5 pH值的选择

4 纳米YIG粉体合成研究及其表征

4.1 以柠檬酸作为燃烧剂合成纳米YIG粉体的研究

4.2 热综合分析

4.3 物相分析

4.4 颗粒尺寸分析

4.5 SEM分析

5 YIG及稀土元素掺杂YIG纳米粉体的磁学性能研究

5.1 YIG纳米粉体磁学性能研究

5.2 Er掺杂YIG纳米粉体磁学性能研究

5.3 Gd掺杂YIG纳米粉体磁学性能研究

6 结 论

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文