球形Co-B颗粒的磁性、微波特性研究及不同形貌Co颗粒的制备

摘要

随着科学，电子技术的迅速发展，现代的电子设备已广泛地应用于人类的各个领域。电子设备的广泛应用和发展，系统越来越复杂，电子设备不可避免地在电磁环境中工作。复杂电磁环境具有信号密集、复杂、有限空间内电磁频谱拥挤的特点，各种电磁信号异常活跃。电磁干扰就会引起设备，传输通道或分系统性能下降；如果干扰十分严重，就可能导致设备或系统失灵，出现严重故障或事故。因此，解决电子设备的抗干扰问题势在必行。 由于特殊的微结构，3d过渡族金属-硼化物纳米颗粒具有特殊的磁性以及微波性能，因此在高效微波吸收剂材料等方面具有潜在的应用价值。但是，目前对这些材料的研究还不够全面，Fe-B纳米复合吸波材料已经被广泛研究。但是Co-B合金的磁学性能及吸波性能国内外很少有人研究报道。因此，研究Co-B纳米合金的结构，并对其磁性以及微波性能进行分析，有利于加深人们对3d过渡族金属-硼化物纳米颗粒的认识，同时也具有潜在的应用价值。 本论文采用液相还原法成功制备了Co-B非晶合金颗粒，并通过在不同温度下真空退火得到了组成成分不同的Co-B合会纳米颗粒，研究了它们的微结构，磁性与微波特性，并且探讨了结构与性能之间的关系。同时对3d过渡族金属Co单质的形貌控制做了一些初步探索。 (1)所制备的Co-B合金颗粒中，随着真空退火温度的升高，球形颗粒尺寸减小；析出Co和Co3B的量逐渐增加，最终完全分解为Co和Co3B。 (2)对Co-B合金颗粒的饱和磁化强度、矫顽力进行了研究。随着真空退火温度的升高，析出Co和Co3B的量逐渐增加，导致了饱和磁化强度的升高，500℃真空退火后得到的合金纳米颗粒的饱和磁化强度为119.7 emu/g；矫顽力则随着真空退火温度的升高先上升后下降，是因为当退火温度大于300℃时，磁性晶粒间发生了交换耦合作用导致了矫顽力的下降，因此退火温度在300℃时得到的样品矫顽力最大，为403 Oe。 (3)对Co-B合金颗粒/石蜡复合材料进行了研究。在0.1-18 GHz频率范围内，复数介电常数的实部和虚部数值均较低，说明复合体系均具有较高的电阻率，有利于阻抗匹配和微波吸收。 (4)对Co-B合金颗粒/石蜡复合材料复数磁导率进行了研究。所有样品均出现三个共振峰，一个自然共振和两个交换共振。并且随着退火温度的升高，自然共振峰峰值呈现下降并且宽化的趋势，这可能是由于Co-B非晶分解，体积分数下降，Co和Co3B析出，并且三者自然共振峰位置不同，叠加形成的结果。 (5)对所制得的不同Co-B纳米合金颗粒/固体石蜡在0.1-18 GHz频率范围内的微波吸收特性进行了研究。研究表明在较宽的频率范围内有良好的微波吸收性能(RL<-10 dB，>90％能量吸收)。 (6)水热法和液相还原法制备Co纳米颗粒。从TEM图片上可知本实验成功制备了棒状，花状及树枝状Co纳米颗粒；所制得的Co纳米颗粒尺寸分布较大，相貌不均一。XRD结果显示液相还原法制得的Co纳米颗粒为六方密堆(HCP)相。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1纳米材料

1.1.1纳米材料及发展概况

1.1.2纳米材料的基本物理特性

1.2磁性纳米材料的磁特性

1.3磁性纳米材料的微波特性

1.3.1微波的定义

1.3.2微波吸收材料的研究背景

1.3.3微波吸收材料及其损耗机制

1.3.4微波吸收材料的研究现状

1.3.5吸波材料的发展方向

1.4磁性金属纳米材料的制备

参考文献

第二章理论基础

2.1复数磁导率

2.2复数介电常数

2.3一般磁损耗机制

2.3.1低频弱场区的损耗

2.3.2高频弱场区的损耗

2.4其他磁损耗机制(交换共振模型)

2.5有效介质理论

参考文献

第三章样品的制备与表征

3.1样品的制备

3.1.1液相法制备Co-B非晶合金纳米颗粒

3.1.2真空退火制各Co-B合金纳米颗粒

3.1.3两步法制备特殊彤貌Co纳米颗粒

3.2样品的表征

3.2.1 X射线衍射(XRD)

3.2.2透射电子显微镜(TEM)

3.2.3扫描电子显微镜(SEM)

3.2.4元素分析

3.2.5振动样品磁强计(VSM)

3.2.6矢量网络分析仪

参考文献

第四章Co-B合金纳米颗粒液相还原法制备及磁性与微波磁性的研究

4.1 Co-B合金纳米颗粒的制备和结构表征

4.1.1制备Co-B合金纳米颗粒

4.1.2对制备Co-B非晶合金纳米颗粒的探索

4.2 Co-B合金纳米颗粒的形貌

4.3 Co-B合金纳米颗粒的晶体结构

4.4 Co-B合金纳米颗粒的磁性分析

4.5 Co-B合金纳米颗粒的微波磁性

4.5.1 Co-B合金纳米颗粒的复数介电常数

4.5.2 Co-B合金纳米颗粒的复数磁导率

4.5.3 Co-B合金纳米颗粒的复数磁导率

4.6小结

参考文献

第五章Co纳米颗粒的制备

5.1 Co配合物的制备

5.2水热法制备Co纳米颗粒

5.2.1 Co纳米颗粒晶体结构

5.2.2 Co纳米颗粒的形貌

5.3液相还原法制备Co纳米颗粒

5.3.1 Co纳米颗粒晶体结构

5.3.2 Co颗粒的形貌

5.4小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

硕士论文工作期间发表的学术论文

致谢