化学沉淀—局部规整法制备棒状铁氧体及其性能研究

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以自制的针状α-FeOOH为原料,采用化学沉淀-局部规整法制备了棒状BaCoxYxFe12-2xO19(Y=Ti或Sn,投料掺杂量0≤x≤0.8)。并研究了x和Y对BaCoxYxFe12-2xO19的组成、形貌及磁性能的影响。结果表明,随着投料掺杂量x的增加,Co2+/Y4+取代Fe3+量增加,BaCoxYxFe12-2xO19的晶胞参数增大、结晶有序程度增加、杂质α-Fe2O3含量增加、颗粒长径比增加且金属离子占位发生变化,进而促使BaCoxYxFe12-2xO19的Hc均随x的增加而降低,BaCoxTixFe12-2xO19的Ms随x增加呈先降后增的趋势,而BaCoxSnxFe12-2xO19的Ms随x增加而降低。但棒状BaCoxYxFe12-2xO19突出的形状各向异性,使其Hc均高于文献中不规则块体材料的Hc。掺杂离子Y4+种类的变化,使BaCoxYxFe12-2xO19(Y=Ti,x=0.5)呈现出略高的结晶有序程度、较高的杂质α-Fe2O3含量、略低的颗粒长径比和离子磁性及离子占位的差异,进而使其呈现较高的Hc、Ms和Mr值。以自制的针状γ-FeOOH为原料,分别以NiCO3、Ni(OH)2和Na2C2O4为沉淀剂,采用化学沉淀-局部规整法均制得棒状NiFe2O4。经XRD、SEM、EDS、TG/DTA、FTIR和VSM等表征技术研究了三种沉淀剂制备NiFe2O4的形成历程,由此揭示了沉淀剂种类对NiFe2O4的形貌、结晶有序程度和磁性能的影响及其原因。结果表明,三种不同沉淀剂制备的前驱体均为镍盐沉淀物包覆γ-FeOOH所形成的针状或棒状(即前驱体)复合物。前驱体在焙烧过程中经过γ-FeOOH脱-OH、镍盐分解、中间相γ-Fe2O3和NiO中间相再进一步反应得到终产物NiFe2O4。前驱体在镍盐种类和结晶程度以及与γ-FeOOH相互作用力间的差异,引起它们的焙烧过程中,镍盐分解温度及热效应、中间相NiO的结晶有序程度、γ-FeOOH脱-OH速率和中间相γ-Fe2O3是否发生相变存在差异,致使NiFe2O4的结晶有序程度和颗粒长径比由小到大顺序为NiFe2O4(NaCO3)>NiFe2O4(NaOH)>NiFe2O4(Na2C2O4)。进而促使NiFe2O4的Hc按NaCO3、NaOH、Na2C2O4的次序依次降低,而Ms按相同顺序依次增加。分别以自制针状γ-FeOOH和α-FeOOH为原料,采用化学沉淀-局部规整法均制得棒状Co1-2xNixZnxFe2O4(投料掺杂量x=0或0.1),并研究了不同FeOOH原料及Ni2+/Zn2+掺杂对Co1-2xNixZnxFe2O4的组成、结晶有序程度、形貌及磁性能的影响。结果表明,以α-FeOOH为原料制得的Co1-2xNixZnxFe2O4的结晶有序程度、颗粒长径比、Hc和Ms均高于以γ-FeOOH为原料制得的Co1-2xNixZnxFe2O4;Ni2+/Zn2+部分取代Co2+使Co1-2xNixZnxFe2O4较CoFe2O4的纯度提高、结晶有序度降低、颗粒长径比降低且离子占位情况发生变化,进而使其Hc较CoFe2O4降低,而Ms较CoFe2O4提高。
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