离子液体媒介制备铁氧体磁性纳微结构材料

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铁氧体纳微结构材料具有优良的磁性能,且环境友好,因此在生物医药、电磁技术等领域得到广泛应用。探索铁氧体结构、尺寸及形貌的可控制备方法,对于明确其构效关系,推进其实际应用均具有重要意义。本论文采用微乳液法和气相扩散法,以具有低挥发性、热稳定性、良好的溶解性等特点的离子液体为媒介,制备了铁氧体纳微结构材料,并对其性能进行了研究。首先,以离子液体/有机溶剂/曲拉通(TX-100)组成的微乳液为反应体系,氯化铁(FeCl3·9H2O)和氯化镍(NiCl2·9H2O)为原料,尿素为沉淀剂,成功制备了核壳结构镍铁氧体微球。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、热重(TG)、振动样品磁强计(VSM)等手段对产物形貌、结构和磁性能进行表征。研究了反应温度、反应时间、离子液体与油相的比例、离子液体阴离子种类、有机溶剂种类、反应状态等条件对产物结构、形貌和磁性能的影响。结果表明:在旋转反应状态下,反应温度为160oC,反应时间为24h,离子液体1-丁基-3甲基-咪唑四氟硼酸盐、苯及TX-100的质量百分数分别是10%、20%和70%时,制得氢氧化物前驱体,经焙烧得到了直径为5μm的核壳结构镍铁氧体,其饱和磁化强度为15.804emu/g。其次,以FeCl3·9H2O和NiCl2·9H2O为原料,尿素为沉淀剂,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([BMIM]Br)、乙醇、环己烷和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)组成的混合溶剂作为反应媒介,采用气相扩散法制备了多孔镍铁氧体纳米材料。采用SEM、TEM、XRD等对产物结构、形貌进行表征。考察了反应温度、表面活性剂PVP用量、助溶剂乙醇和有机溶剂环己烷比例等条件对产物结构、形貌的影响。结果表明:当反应温度为160oC,乙醇与环己烷的体积比为3:1,PVP浓度为0.10g/ml时可得到直径为600nm的多孔镍铁氧体微球。最后,在表面活性剂PVP辅助条件下,以FeCl3·9H2O和NiCl2·9H2O为原料,尿素为沉淀剂,纯离子液体为媒介,采用气相扩散法制备了多孔镍铁氧体微球。采用SEM、TEM、XRD、VSM等对产物结构、形貌和磁性能进行表征。考察了离子液体阳离子碳链长度、离子液体阴离子种类对产物结构、形貌和磁性能的影响。结果表明:当离子液体为[BMIM]Br时能够得到多孔镍铁氧体微球,其直径为300nm,饱和磁化强度为7.644emu/g,优于其他种类的离子液体为媒介得到的产物的磁性能。
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