ZnxFe3-xO4纳米颗粒与Fe3O4/ZnS纳米链的可控制备及性能调控

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反尖晶石结构铁氧体Fe3O4是一种典型的自旋半金属材料,它具有高自旋极化率(费米面处有100%的自旋极化率)、高居里温度(858 K)以及适中的电导率等特点,非常适合作为半导体材料的自旋注入源,因而吸引了自旋电子学领域学者的重点关注。此外,纳化米、电Fe3子O、4如了本表调论面控文修,以饰从纳粒吸子波还等而米具领极尺有域大度良表地的好现的出F拓e3微了展O4了为波广其研吸泛应究收的用对以潜领象及在域,较应等。好用的前生景物。相兼应容的F子e3掺O4杂,磁及等人优们点应及,用在了生各物种医各装微的波方吸式收对等Fe3O样、4催的3的磁性能进行了调控:利用改良的溶剂热合成的方法研究了Zn掺杂含量对Fe3O4纳米颗粒形貌结构及磁性能的影响规律,并成功制备出了近超顺磁性锌铁氧体纳米颗粒;此外,还通过磁场诱导法来实现球壳结构的Fe3O4/ZnS复合材料呈一维链状结构的自组装,成功制备出了磁性-发光多功能材料,并对其形貌、结构、磁性能以及光致发光等方面进行了相应表征。主要结论如下:我们通过溶剂热法成功合成了Fe3O4纳米粒子,利用在反应溶剂(乙二醇)中添加抑制剂(二乙二醇)的方式,通过调节乙二醇和二乙二醇的体积比来实现对纳米颗粒尺寸和形貌的控制。从XRD表征中可知其为反尖晶石结构,从TEM的形态表征中可知,乙二醇越多,样品晶粒尺寸增大,结晶度和分散性越好,但溶剂体积比的改变对纳米颗粒的饱和磁化强度影响较小,Ms总体上呈现上升趋势,大致从68.6增加到73.7 emu/g,矫顽力也是逐渐增加。我们通过溶剂热法合成了一系列具有近顺磁性的ZnxFe3-xO4纳米颗粒,测试数据表明其中的Zn掺杂浓度x从0调节至0.90,所有样品均为反尖晶石结构,晶粒尺寸均小于20 nm。我们通过XRD、TEM、FTIR、XPS、VSM和FMR等仪器对ZnxFe3-xO4纳米颗粒的结构性能等进行系统地表征,从中可以得出掺杂对其结构性能等的影响。随掺杂浓度的增加,ZnxFe3-x-x O4纳米颗粒的饱和磁化强度呈先增后减的趋势,这是由于Zn离子的占位不同以及颗粒的尺寸效应。我们同时还对ZnxFe3-xO4纳米颗粒的动力学磁性进行了FMR测试表征,结果表明提高Zn含量使得铁氧体的朗道g因子有上升趋势。这些结果为更好地了解纳米范围内掺锌铁氧体的研究和应用提供了新思路,近超顺磁性的特点也将有助于锌铁氧体纳米材料在磁流体等方向的应用。我们制备出具有良好球壳结构的一维链状Fe3O4/ZnS纳米复合材料,通过晶种法在Fe3O4表面直接沉积ZnS,实现了磁性材料表面的包覆、包覆厚度的可控以及材料活性增强的目的。二者在晶格常数上有较大的错配率,但通过对其结构、形貌、磁性和光致发光等性能研究,结果表明Fe3O4上直接包覆ZnS层仍具有良好物相、较大的饱和磁化强度和良好的荧光特性,这种独特的磁性-发光多功能性将有助于促进其在生物医学如靶向治疗等领域的应用。
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