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.