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模板辅助sol―el法制备高比表面积、高磁性能纳米CoFe2O4材料

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模板辅助sol―el法制备高比表面积、高磁性能纳米CoFe2O4材料
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关键词:溶胶凝胶法;模板;纳米铁氧体;比表面积;磁性能

中图分类号:T B383 文献标识码:A

上述各种方法多数存在制备条件过于苛刻、原材料价格昂贵、反应时间长等弊端,同时对CoFe2O4比表面积、磁性能和磁加热速率的影响因素没有进行系统探讨.为此,本研究以金属硝酸盐和柠檬酸为主要原料,医用脱脂棉为模板,通过简单易行的模板辅助solgel法来制备高比表面积、高磁性能纳米CoFe2O4材料.采用XRD,TEM,BET,VSM和Easy heat等方法研究了模板和热处理温度对所得材料组成、微观结构、磁性能和加热效率等的影响.

1实验

1.1原料

Fe(NO3)3・9H2O(硝酸铁),Co(NO3)2・6H2O(硝酸钴),C6H8O7・H2O(柠檬酸),C5H6O(乙醇),NH3・H2O(氨水)等主要试剂均为分析纯,购自西陇化工股份有限公司.医用脱脂棉购自稳健实业(深圳)有限公司.

两种干凝胶分别在空气气氛中,500,570,650,720和800 ℃进行热处理以制备纳米CoFe2O4粉体,升温工艺为室温到500 ℃,2 ℃・ min-1; 500 ℃至目标温度为 5 ℃・min-1并在目标温度下保温1h.未添加模板的试样编号为CT(T代表热处理温度),添加脱脂棉后试样的编号为CCT(T代表热处理温度)\[6\].

纳米颗粒制备过程可能发生的化学反应如下:

其中第一步是金属离子与柠檬酸的络合反应,主要发生在溶液中,第二步是干凝胶热分解,生成纳米铁氧体颗粒.

1.3样品表征

试样的物相分析在X’Pert PRO型X射线衍射

2结果与讨论

比表面积的影响

图2C800和CC800两种试样的TEM照片

Fig.2TEM imagines of C800 and CC800

图3为类线状纳米CoFe2O4材料形成的示意图.图3(a)表示脱脂棉的纤维,吸附溶胶后,纤维直径稍有增加(图3(b)),形成干凝胶后,凝胶颗粒附着在纤维上(图3(c)),煅烧过程中凝胶首先分解,以纤维为载体,彼此接触,在随后的烧结过程中颗粒长大,形成了类线形纳米颗粒(图3(d)).

2.3热处理温度对CoFe2O4纳米颗粒磁性能的影响

Magnetization/(emu・g-1)

同时对比数据可知,添加模板后,CoFe2O4纳米颗粒的磁性能数据均显著高于未添加模板所得颗粒.这可能一方面是由于CC系列不存在立方相Fe2O3杂质,由于磁化过程主要取决于磁畴壁转动,而单畴CoFe2O4颗粒内存在的立方磁晶各向异性和单轴磁晶各向异性对畴壁移动的阻碍,同时杂质相也会对主相的磁畴壁转动产生一定的阻碍;另一方面,CC系列试样的团聚较小,这在一定程度上能增加金属离子磁矩的平行取向程度.正是上述两个原因导致添加模板后,在相同的热处理温度下,CC系列试样的磁性能数据均显著高于C系列试样\[20\].

同时从表2可以看出,所得粉体材料的剩磁比Mr/Ms数值均较高,当热处理温度为800 ℃时达到最大.一般来说,剩磁比的影响因素很多,比如材料的微结构、颗粒尺寸、缺陷和剩余应力等.对于CoFe2O4纳米颗粒来说,一般认为当其颗粒尺寸等于磁单畴尺寸时,剩磁比会达到一个极大值,因为当颗粒尺寸小于一个磁单畴的尺寸时,体系的磁有序状态不稳定,而当颗粒尺寸增大到一个颗粒内可以包含多个磁畴时,在外磁场作用下畴壁的移动会降低剩磁比.因而颗粒平均晶粒尺寸越接近临界尺寸,其剩磁比越高\[4\].

2.4热处理温度对CoFe2O4纳米颗粒加热效率的

影响

磁滞损耗Ph是影响纳米磁性颗粒加热效果的一个重要因素,其单位为(J/m3),其数值正比于两条磁化曲线之间的面积.从图3可以看出,在低于4 500 G时,随磁场强度的增加,磁通密度迅速增加,而高于4 500G时,磁通密度的增加极为缓慢,其对磁滞损耗的贡献很小.因此我们假定磁滞损耗Ph与Hc 和Ms成正比,其数值可利用公式

(3)计算:

Ph=Co ・ Hc ・ Ms

(3)

其中C0为常数,它代表实际的磁滞损耗与磁化曲线上由Hc和Ms的边缘形成一个矩形的面积比.表3列出了不同试样计算的磁滞损耗与实际磁加热速率的数据.从表中可以看出,实测的磁加热速率和计算所得磁致损耗数据变化规律一致.另外,随热处理温度的升高,C系列试样的磁滞损耗和磁加热速率先增加后降低,在650 ℃时达到最大,其数据分别为35.6 kJ/m3和2.95 ℃/s;而对CC系列而言,其相应数据随热处理温度的增加呈下降趋势,CC500具有最高的磁滞损耗和加热速率,其数值分别为46.0 kJ/m3和3.12 oC/s.

3主要结论

3) 添加模板后,在相同的热处理温度下,CoFe2O4纳米颗粒的磁性能和磁加热速率均显著高于未添加模板所得颗粒.这是由于C系列立方相Fe2O3杂质会对主相的CoFe2O4磁畴壁转动产生一定的阻碍;另一方面,CC系列试样的团聚较小,这在一定程度上能增加金属离子磁矩的平行取向程度.

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近年来,由于纳米材料、纳米复合材料具有优于机械、物理、化学和生物的特性,尤其是纳米添加剂的宽泛混溶性、高效添加和易加工性得到了广泛的应用和高速发展,成为纺织材料、无纺、纤维、片和膜材料的重要创新生长点。纳米尺度的金属微......
分析机械工程材料的表面处理方法
发布时间:2022-11-02
进入新世纪以来,我国的市场经济持续繁荣,机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。在机械工程制造的过程中,材料非常重要,如果材料处理不当,就会阻碍机械工程制造的顺利开展,对机械制造行业造成不利影响。材料的表面处理方法包括表面强化处理、表面保护处理、表面装饰处理三种,为了提升机械工程制造水平,采用科学的机械工程材料表面处理方法势在必行。1材料表面强化的处理方法1.1覆盖强化的方法在材料表面强化的过.........
研究IPMC无机有机复合材料的制备与表征
发布时间:2022-08-23
仿生机器涉及的领域非常广,但目前有关仿生机器材料的研究相对较少,如果能找到一种类似于人体肌肉的材料作为仿生机器的制动器,无疑是仿生机器研究领域的一大进步。离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)是一......
功能梯度材料的制备及应用发展
发布时间:2023-08-20
摘要:本文从功能梯度材料的产生背景、概念、性质、研究进展以及应用范围等方面,对功能梯度材料目前的研究作以简单的概述,并简单预测了功能梯度材料今后的发展趋势。以促进梯度功能材料更好、更快、更全面的发展。关键词:功能梯度材料;研究背景;研究进展;应用范围中图分类号:TB33文献标识码:A1前言功能梯度材料(FunctionallyGradientMaterial简称FGM)是一种全新的非均匀复合材料,.........
碳纳米管的批量制备和应用
发布时间:2023-03-10
碳纳米管具有奇异的化学性能,如独特的金属或半导体导电性、极高的强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力等,90年代初一经发现即刻受到物理、化学和科学界以及高新技术产业部门的极大重视。应用研究表明,碳纳米管可用于多种高科......
纳米材料修饰电极在电分析中的应用
发布时间:2022-09-27
摘 要:纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料,它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。本文就纳米材料修饰电极在电分析中的应用进行了探讨。 关键词:纳米材料 修饰电极......
简析磁流变材料在现代加工设备中的应用
发布时间:2023-08-18
1 引言 磁流变材料是一种流变性能可由磁场大小控制的新型智能材料,是目前智能材料研究领域中比较活跃的一种。当外加磁场变化时,它的刚度会发生相应的变化,而且这种变化是可逆、可控、迅速(毫秒级)且连续的。近年来,这类智能材料的......
小研锰掺杂纳米二氧化钛的制备及其可见光催化性能
发布时间:2023-03-30
1.引言 本研究分别以MnSO4?H2O和MnC2O4?4H2O为锰源,采用水热法制备Mn掺杂的TiO2光催化剂。通过X-射线衍射光谱(XRD)和紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)对其进行表征。以罗丹明B为目标污染物进行光催化活性考察,探讨不同锰源和锰掺杂......
水浴法后处理制备锐钛矿纳米管的浅析
发布时间:2023-08-07
纳米Ti O2是一种重要的半导体功能材料,因其具有环境友好性、经济性及光电转换高效性等优越性能,其在传感器、介电材料、光电材料以及光催化剂等领域具有广泛的应用前景.自kasuga采用浓碱水热法叫制备出Ti O2纳米管以来,由于其良好的......
表面修饰纳米 SiO2/XLPE 的电导电流和空间电荷特性
发布时间:2016-09-06
0 引言 纳米电介质在提高电气击穿强度、抑制空间电荷注入和调控载流子运动等方面具有良好的电气性能,受到了学术界的广泛关注。同时,现代电力工业的快速发展对绝缘材料的性能和可靠性提出了更高的要求,研究高性能的固体绝缘介质是工......
高分子材料功能助剂的应用现状和发展趋势
发布时间:2023-07-09
【摘 要】高分子材料功能助剂对塑料加工工艺来讲是三大基本要素之一,随着有机工业的不断发展,高分子材料功能助剂的应用有着十分广泛的发展前景。本文通过分析高分子材料功能助剂行业现状,对实际应用发展进行了阐述,指明了发展趋势......
环境样品重金属分析中纳米材料的运用
发布时间:2023-03-15
【摘 要】本文首先对我国重金属污染的现状进行了概述,然后介绍了重金属污染的来源及危害。针对不同来源的重金属,可通过不同的纳米材料(碳纳米管、纳米传感器、纳米气溶胶)对环境样品中的重金属进行检测。 【关键词】重金属;纳......
化学材料表面处理技术分析
发布时间:2023-08-06
化学表面处理技术是材料化学学科的一个重要分支,近年来已经有了充足的发展,并且跨学科、跨行业的发展,不但推动化学表面处理技术学科的发展同时也给人们的生活带来了很大的方便。化学材料表面处理技术重要表现在以下几个方面。 1、......
年轻的材料——高分子材料
发布时间:2022-12-12
在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是 21 世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。在我们的认识中,高分子材料是以高分......
表面活性剂对Cu-H2 O 和ZrO2 -H2 O 纳米流体稳定性的探析
发布时间:2023-08-07
1 引言 纳米流体是由基液和固体纳米颗粒混合而成的新型换热工质,因具有较高的导热系数,在传热-换热领域中具有潜在的应用价值,引起一些学者对纳米流体的研究兴趣。目前相关研究报道大都集中于对流换热和导热特性方面,而对纳米流体......
纳米孔金膜电极的制备及应用
发布时间:2023-03-04
关键词:金; 电化学沉积; L半胱胺酸; Cu2+ 1引言 近年来,由于金(Nanoporous gold,NPG)膜具有大的比表面积及良好的化学稳定性,在催化、传感器和燃料电池等方面引起了人们的广泛兴趣[1~7]。金膜通常采用去合金法制备,首先......
纳米金刚石的表面修饰及应用的分析
发布时间:2023-08-07
米金刚石是一种重要的碳纳米材料,具有超高的硬度、化学稳定性、生物相容性以及良好的热传导性和耐磨性,己在润滑、抛光、生物医学及复合材料等技术领域得到广泛应用。 纳米金刚石的生产方法主要有爆轰法和化学气相沉积法,前者由于用......
一维金属材料共轭高分子、有机晶体、碳纳米管和石墨烯,第3版
发布时间:2023-06-09
低维固体材料由于各向异性的特点成为材料科学研究的重点和基础,本书主要介绍了一维金属材料体系的重要理论、基础概念、材料的物理性质以及材料的基础应用和新兴应用等内容。全书共12章:1.引言,介绍了不同维度的碳材料,金刚石、石墨、多烯化合物、富勒烯等;2.一维物质,包括多硫化物、酞菁材料、金属硫化物、金属卤化物、导电高分子、聚碳化二亚胺、碳纳米管、有机半导体纳米量子点、金属纳米线等;3.一维材料固态物理.........
纳米结构材料在锂离子电池中的应用进展
发布时间:2023-08-10
锂离子电池是现代电化学学科的一个巨大的成功。相关的科学与技术连篇累牍地见诸于先前的评论和专著中,有兴趣的读者可以从中得到更多的细节[1]。锂离子电池由锂离子插层负极材料(一般为石墨)、锂离子插层正极材料(一般为锂的氧化物如......
关于表面活性剂对水基纳米流体特性影响的研究进展
发布时间:2023-03-25
在能量传递研究及应用技术方面,纳米流体作为一种新型换热工质已获得关注。目前,关于纳米流体,主要从其制备、稳定性、热物性及传热传质等方面研究。稳定的纳米流体是进行各种研究及应用的基础。由于悬浮于流体中的纳米粒子有热力学不......
浅谈一种磷酸锌纳米结构材料的简易合成
发布时间:2016-09-06
纳米结构,其独特的尺寸、形态和性质依赖特性被广泛研究,推进了材料科学与技术突飞猛进的发展。各种各样的合成方法被尝试。良好的维度、形态、化学组成和物理化学性质成为研究者期望的目标,然而,对于生产领域的规模化合成来说,合成......
高强镁合金的纳米金属改性探究
发布时间:2023-06-27
1 引言 镁合金因其比重轻、抗震减震性好、可回收性佳等原因,在航空航天、轨道交通、汽车、摩托车、电子电器等领域得到越来越多的应用。随着轻量化要求的进一步提高,镁合金正经历着前所未有的好时机,但是在高强镁合金研究领域,镁合......
浅析功能梯度材料的制备及应用发展
发布时间:2016-09-09
1前言 功能梯度材料(Functionally Gradient Material简称FGM)是一种全新的非均匀复合材料,与一般宏观均质复合材料相比功能梯度材料从金属到陶瓷无论是成分和显微结构在每一处都是有控制地连续变化的,因而功能梯度材料的热力学及热弹......
纳米材料在蛋白磷酸化分析中的应用浅析
发布时间:2022-12-04
蛋白质是生理功能的执行者,是生命物质的基础,对蛋白质结构和功能的研究是生命科学研究中的重点。翻译后修饰是调节蛋白质功能的重要方式,对其的研究对于阐明蛋白质的功能具有重要作用。蛋白磷酸化是蛋白质翻译后修饰的一种,是在ATP......
论述新型绝缘纳米电介质材料的工程应用
发布时间:2023-06-29
1.纳米材料在特高压电网建设中的应用 近年来,建设特高压输电网络能够大幅度提升我国电网的输送能力、降低长距离电力输送损耗,对于国家能源战略实施、电网系统运行及国家安全具有重大意义。目前,我国在直流特高压绝缘材料研发和制造......
大面积薄板焊接变形的控制
发布时间:2023-02-14
论文关键词:大面积薄板 焊接变形 控制 论文摘要:在大面积薄板焊接工程中.焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志,也是工程质量好环的关键,因此控制焊接变形是人们十分重视而致力于研究的课题。本文就煤气柜底板焊接工......
纳米 SiO2溶胶的制备工艺条件研究
发布时间:2022-11-18
随着生活水平的提高,人们对衣物的服用性能提出了更高的要求,不仅要求美观,还要求多功能,所以,赋予织物多功能性是近年来的研究热点。纳米功能材料及纳米技术已成为世界各国的研究热点,把纳米技术和纺织品结合起来,将会使纺织品多......
浅议聚-3,4-乙烯二氧噻吩导电聚合物纳米粒子的制备及性能
发布时间:2023-08-05
近年来,以表面活性剂自组装体系为介质制备导电聚合物超微粒子已取得了很大的进展.Ichinohe等报道了采用反向胶束法合成导电聚苯胺,对其结构进行了常规表征;井新利等利用氧乙烯基苯基醚为乳化剂,正己醇为助乳化剂得到了以苯胺盐酸盐为水......
掺杂钙钛矿钴氧化物的制备、表征及其电磁性质
发布时间:2023-03-24
掺杂钙钛矿钴氧化物的制备、表征及其电磁性质 [摘要]:采用溶胶-凝胶的方法制备了La0.75Sr0.25Co1-xFexO3 (x=0,0.1)多晶样品,对样品凝胶进行热分析, 了解样品......
模具材料的选用及性能优化分析
发布时间:2022-09-22
1 模具材料的选用 模具材料的选用需要集合模具的具体生产条件和工作条件以及材料的性能等因素进行选择。 1.1 模具的工作条件 不同的工作条件下,模具材料的选择存在一定的差异,具体如下: (1)在模具的工作过程中,对材料强度......
制备工艺对Al 基复合材料的结构和性能影响的分析
发布时间:2022-12-07
Al 基粉末冶金摩擦材料由于其具有良好的导热、耐磨及摩擦因数高等特性而广泛应用于飞机、汽车、船舶和工程机械等刹车装置及离合器上。由于纯Al 强度不高,故采取在Al 基体中添加Cu、Mg、Fe 合金元素来提高材料的强度和硬度,通过改变它......
浅谈炔基聚酰亚胺杂化树脂的制备与复合材料性能
发布时间:2016-12-06
引言 聚酰亚胺( PI) 是一类以酰亚胺环为结构特征的热固性或热塑性聚合物,具有耐腐蚀、耐溶剂、耐热稳定性、突出的介电性能与抗辐射等性能,广泛用于航空、航天、微电子、分离膜和激光等各个领域的关键材料。热固性PI 树脂的主链含有......
一种聚丙烯酸接枝型荧光纳米粒子的制备、性能及细胞成像
发布时间:2023-08-12
摘要将N氨基4N甲基哌嗪1,8萘酰亚胺(AMN)通过酰胺化反应接枝到聚丙烯酸链上,利用生成的聚合物在水溶液中的自组装,制备了一种水溶性荧光纳米粒子(PAAMN)。采用紫外可见光谱、核磁共振氢谱、透射电镜、动态光散射和荧光光谱方法对PAAMN进行了表征,MTT法检测其细胞相容性,最后用荧光显微镜观察其自身荧光及细胞成像效果。实验结果表明,PAAMN为球状结构,萘酰亚胺荧光团的摩尔取代度为4.1%;在.........
有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究
发布时间:2023-08-22
在癌症治疗中,传统的手术疗法、放射疗法和化学疗法会伤害到体内正常的组织以及带来一些其他的副作用。近年来,新的治疗手段如利用近红外光热转换的光热治疗(PTT)己经开始被研究应用于癌症治疗。光热治疗的基本原理是在激光照射条件下......
纳米CeO2/Zn金属基复合材料在锌镀层中的应用
发布时间:2023-03-14
【摘 要】锌镀层的使用寿命取决于镀层的耐蚀能力,为达到提高其耐蚀能力目的,文章探讨了纳米CeO2/Zn金属基复合材料在锌镀层中的应用,并从其应用的优越性和可行性方面作了分析。 【关键词】锌镀层;耐蚀;纳米氧化铈;金属基复合材料......

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