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研究多铁材料纳米化后的磁学、电学性能不仅对磁学、电学在纳米领域的发展有着重要的促进作用,更为信息存储技术的发展打下一个坚实基础。本论文以多铁材料MnWO4为主要研究对象,系统研究了MnWO4的合成、表征以及湿敏效应、磁学、电学性能:主要内容包括以下三个方面:
(1)MnWO4具有氧八面体螺旋结构,八面体中心分别是钨离子和锰离子,即[MnO]6和[WO]6,[MnO]6主要影响材料的磁学、电学性能,[WO]6形成了一个稳定的结构,同时影响材料的湿敏性。基于MnWO4对湿度的敏感性问题,且相关文献也已经初步证实了MnWO4的湿敏效应主要来自于[WO]6的贡献。因此,我们合成并研究了六角相结构的WO3纳米颗粒,我们采用酒石酸作为络合剂在不同的温度下得到了不同尺寸和形貌的WO3纳米颗粒,在酒石酸和溶液中的NaCI的共同作用下,实现了WO3的形貌由碟状向棒状转变。我们发现WO3对水确实比较敏感,晶格比较容易挂水,根据测试的热重失重分析数据得到WO3吸附水所占比重在3%,换算成含水的分子式为:WO3·0.4H2O。这个比重是比较大的,可以认为WO3对水的吸附能力是比较强的。同时,我们还发现,吸附水对于WO3纳米颗粒的光学性能存在较大的影响,引起了材料电子态的明显变化。这也许能作为导致钨氧基团作为MnW04湿敏效应主要贡献者的一个证据。
(2)在不同Ph值条件下合成了不同尺寸、表面状态以及形貌的MnWO4纳米颗粒。我们发现在较强碱性条件下得到的样品的元素比例是非化学计量比的,且其纳米颗粒表面存在一层不确定相的锰的氧化物,随着合成Ph值的不同,表面不确定相的厚度不同,这使得样品的阻抗性能、导电性以及介电性都有较大变化。反应的Ph值越高,得到的样品的介电常数随着温度的变化越明显。同时我们还发现相对较高Ph值条件下制备的纳米材料对电信号的响应呈现出一定的滞后,即电滞回线。
(3)我们采用了溶剂热法合成了小尺寸MnWO4和FeWO4纳米颗粒,以及用非晶烧结法合成了NiWO4纳米颗粒。研究了他们的磁学性能,并对所得纳米颗粒进行了真空处理,然后再探究其表面磁性变化。MnWO4在处理前后都不显示磁性,而处理后的FeWO4、NiWO4纳米颗粒在室温下显示明显的室温铁磁性。通过三种材料的磁化率随温度的变化关系,对表面缺陷引起的室温铁磁性给予了适当的证明。