二氧化硅介孔材料以及CoFe2O4/SBA-15纳米复合材料的制备、结构与磁性

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介孔材料由于具有较大的比表面积、规整有序的孔道结构,在催化、吸附/分离、以及生物等领域具有很好的应用前景。目前介孔材料主要是由无机前驱体和有机模板剂之间的界面定向引导作用,通过超分子自组装作用而制备的。近年来由非磁性的氧化物基体和镶嵌在其中的磁性纳米颗粒组成的磁性纳米复合材料引起了材料研究者的广泛关注。而SBA-15介孔材料由于具有极高的比表面积、规则有序的孔道排列以及良好的热稳定性,成为了理想的模板材料,是多种纳米材料的优良载体,其多孔特性可为磁性纳米粒子提供成核位置,将颗粒间的团聚降低并能控制颗粒尺寸大小。因此可以利用SBA-15介孔材料的有序阵列结构作为模板,来合成基于SBA-15的磁性纳米复合材料。而介孔薄膜材料可以说是介孔材料的发展,具有某些特定的性质,因而具有潜在的应用价值。在本工作中,首先制备了二维六方结构的SBA-15介孔材料和二氧化硅介孔薄膜。然后利用SBA-15作为模板,通过双溶剂法将CoFe2O4引入到SBA-15的孔道中来,制备出了CoFe2O4/SBA-15纳米复合材料,对其结构进行了表征,并研究了不同含量的复合材料的磁性。主要结果如下:(1)以P123非离子型表面活性剂作为结构导向剂,TEOS为硅源,在酸性条件下利用溶胶-凝胶工艺,制备出了SBA-15介孔材料和二氧化硅介孔薄膜。利用小角XRD、N2吸附-脱附、FTIR、TEM、SEM等分析测试手段对SBA-15介孔材料和二氧化硅介孔薄膜的结构进行了表征。研究结果表明它们都具有规则排列的二维六方结构,构成介孔骨架为非晶态的二氧化硅,孔道阵列周期参数a0分别为12.89 nm和7.4 nm。(2)以SBA-15为模板,通过双溶剂法,将硝酸铁和硝酸钴引入到介孔SBA-15的孔道中,经过800℃下煅烧5 h得到了CoFe2O4/SBA-15纳米复合材料。利用XRD、TEM和N2吸附-脱附分析了CoFe2O4/SBA-15纳米复合材料的结构。结果表明:复合材料在介观尺度具有二维六方介孔结构,CoFe2O4以尖晶石相分布在介孔SBA-15的孔道内。同时研究了不同CoFe2O4含量的CoFe2O4/SBA-15纳米复合材料不同于钴铁氧体块体材料的磁性,具有较小的矫顽力,其自发磁化强度随着含量的增加而增大。
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