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铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物,一般可分为永磁铁氧体、软磁铁氧体和旋磁铁氧体等。在永磁铁氧体研究领域,钴铁氧体是一种硬磁材料,它具适中的饱和磁化强度、较大的矫顽力、较大是磁晶各向异性常数以及较高的居里温度,同时钻铁氧体也表现出了较高的电磁性能,较大的磁光效应,良好的绝缘性,优良的化学稳定性以及物理硬度。硬磁的钴铁氧体被作为高密度的磁记录介质在磁记录中广泛应用,也作为微波设备、磁光设备、传感器等的材料。而在软磁铁氧体研究领域,镁铁氧体是一种软磁的n型半导体材料,它应用在气敏传感器、变压器、磁流体、燃料电池和磁芯材料。目前对铁氧体的结构与磁性能的调控是一个重要的研究方向。本文选择非磁性离子Gd3+与Mg2+对钴铁氧体进行了取代掺杂,同时研究了非磁性离子Zn2+掺杂镁铁氧体的性能,通过X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、穆斯堡尔谱仪、超导量子干涉仪(SQUID)等手段对制备的样品进行表征,分析样品的结构、形貌与磁性能。 本文中所有的铁氧体样品均采用溶胶凝胶自蔓延法制备。溶胶凝胶自蔓延法是利用无机化合物或金属有机物在适当PH值的溶剂中与络合剂发生水解、络合等反应形成溶胶,进一步陈化成为湿凝胶,经过干燥得到干凝胶,自蔓延得到蓬松的树枝状炭灰,研磨并高温烧结后便得到致密的铁氧体粉末材料。溶胶凝胶自蔓延法是制备纳米尺寸的铁氧体粉末的一种简单而经济的方法。它有着原料廉价、外部能源损耗较低以及产品为纳米尺寸、粉末活性较高等优势。 本论文得到了以下几方面的成果: 1、合成的CoGdxFe2-xO4铁氧体粉末在800℃煅烧后,XRD结果表明样品均为单相的尖晶石结构,SEM结果表明所得的样品均为纳米颗粒而颗粒尺寸随着稀土离子的取代而减小。所有样品的穆斯堡尔谱均为铁磁六线峰,随着稀土离子的取代,饱和磁化强度减小而矫顽力增大。 2、合成的Co1-xMgxFe2O4铁氧体粉末在800℃煅烧后,XRD结果表明样品均为单相的尖晶石结构,SEM表明样品的颗粒尺寸随着镁离子的取代而增大,而所有样品的穆斯堡尔谱均为铁磁六线峰,饱和磁化强度与矫顽力都是随着镁掺杂而减小。 3、合成的Mg1-xZnxFe2O4铁氧体粉末在800℃煅烧后,XRD结果表明只有掺杂量为X=0.5,0.7的样品为单相的尖晶石结构,而样品中锌的成分越多时有利于单相的镁锌铁氧体的形成。SEM结果表明所得的样品为纳米颗粒。穆谱研究表明,随着锌的掺杂样品穆谱图由六线峰转变为顺磁双峰,即样品随着锌的掺杂由亚铁磁状态转变为顺磁状态。随着锌的取代,饱和磁化强度增加而矫顽力则变小。 4、不同温度煅烧的样品,XRD分析结果表明自蔓延后所得到的粉末即使没有经过高温煅烧都有较为尖锐的衍射峰,因此我们所采用的溶胶凝胶自蔓延法所制备的样品均有良好的结晶度。穆斯堡尔谱参数在不同温度煅烧下发生了变化,则表明了煅烧温度对样品磁性能的影响。 最后我们对本论文的工作进行了总结,并对非磁性离子掺杂的铁氧体的发展前景作了展望。