磁场中磁性纳米粒子的生长和组装

摘要

该论文研究了磁场下磁性氧化物纳米微粒的生长习性,磁场对微粒的结构、物理性能的影响规律.目前,磁场在化学合成中的作用还未引起人们足够的重视.我们率先将外磁场引入水热合成体系中,发现磁场能诱导Fe<,3>O<,4>纳米粒子沿着[110]易磁化轴方向生长成单晶纳米线.磁场也能引起纳米粒子的微结构和性能发生显著的变化,如低温测量揭示Verwey转变现象未出现在磁场下合成的Fe<,3>O<,4>样品中,表明低温下电荷有序现象的消失.详细内容归纳如下:1.在氢氧化亚铁悬浊液的氧化过程中外加磁场,发现反应速率显著提高,而该反应的级数保持不变.由于磁化强度梯度的存在,磁场能诱导对流,提高气体扩散速率从而提高其溶解速率,氧化速率也得到提高.磁场下合成的样品的磁性能得以改善是由于晶体内部微结构的氧缺陷浓度降低,Fe-O-Fe超交换作用增强.这一现象证明磁场对由顺磁性气体扩散控制的反应有重要的作用.2.在水热合成中外加磁场,发现磁场对Fe<,3>O<,4>晶粒生长有着明显的影响.研究发现磁场能否诱导磁性材料一维生长与材料本身的磁性能、合成反应的速度、诱导磁场的强度有关.3.低温EPR和XRD测量结果表明,纳米Fe<,3>O<,4>微粒与其块体材料一样,在~120K有Verwey转变现象,但这一现象未出现在磁场下合成的样品中.4.也研究了磁场对其它非尖晶石结构铁氧体的微结构的影响.在低温水热制备铁酸钡纳米颗粒过程中引入外磁场,研究发现磁场引起了铁酸钡晶体微结构的变化.5.利用磁场诱导磁性纳米颗粒进行组装.把水热法合成的ZnMnFe<,2>O<,4>纳米颗粒作为磁性核,通过水解法进行二氧化硅包裹,得到了结晶性良好的核壳结构磁性纳米微球.该样品在室温下表现为亚铁磁性,可在外磁场诱导下一维组装,在生物医药中有潜在的应用.

目录

文摘

英文文摘

第一章磁性纳米材料特性及其研究进展

§1.1前言

§1.2磁性纳米材料的特点

§1.3磁性纳米材料的类型

§1.4磁性纳米材料的应用

§1.5尖晶石铁氧体的晶体结构

§1.6磁场在磁性纳米材料合成中的新应用

§1.6.1磁场对产物形貌的影响

§1.6.2磁场对产物进行选择性合成

§1.6.3磁场对产物的微结构影响

§1.6.4磁场下磁性纳米颗粒的组装

§1.7材料表征手段

§1.7.1物相表征

§1.7.2形貌观察和粒径测量

§1.7.3磁性能测量

§1.7.4穆斯堡尔谱分析

§1.7.5电子顺磁共振分析

参考文献

第二章诱导磁场对化学反应的影响

§2.1引言

§2.2实验部分

§2.3样品表征和讨论

§2.4结论

参考文献

第三章磁场诱导磁性纳米粒子的一维生长

§3.1引言

§3.2实验部分

§3.3样品的表征和讨论

§3.4磁场诱导Fe3O4沿[110]方向生长成单晶纳米线

§3.5磁性能分析

§3.6结论

参考文献

第四章磁场中合成的磁性纳米粒子的微结构特征

§4.1磁场中合成的Fe3O4纳米粒子的Verwey转变消失-Verwey转变起源的启示

§4.1.1引言-Verwey转变简介

§4.1.2实验部分

§4.1.3结果与讨论

§4.2磁场下共沉淀合成Fe3O4纳米粒子的微结构变化

§4.2.1引言

§4.2.2实验部分

§4.2.3结果与讨论

§4.3磁场对BaFe12O19铁氧体纳米颗粒微结构的影响

§4.3.1低温水热制备软磁性BaFe12O19纳米颗粒

§4.3.2磁场下制备的铁酸钡纳米颗粒的微结构变化

§4.4结论

参考文献

第五章磁场诱导核壳结构磁性纳米微球的一维组装

§5.1 Zn1-xMnxFe2O4纳米颗粒的合成与微结构分析

§5.1.1引言

§5.1.2实验部分

§5.1.3结果与讨论

§5.2磁场诱导ZnMnFe2O4-SiO2核壳磁性纳米微球的一维组装

§5.2.1引言

§5.2.2实验部分

§5.2.3结果与讨论

§5.3结论

参考文献

附录：博士期间完成的论文及参与的工作

致 谢