尖晶石铁氧体粉体和薄膜材料的可控制备及物性研究

本项目以实现尖晶石铁氧体粉体和薄膜材料的可控制备，系统地研究并改善其物性为目的。对粉体材料，主要研究不同粒径、特殊取向和形貌样品的磁性能，包括磁化特征、磁化强度和温度、粒径、形貌的关系；对于薄膜材料，主要研究样品的膜厚、取向、表面微结构及热处理过程与磁化特征的关系。研究并探索实验方案对铁氧体材料的尺度、维度、形貌等微结构的影响因素，并得出样品微结构对磁特性的影响规律。通过实验方案的选择来改善样品的磁特性。在系统深入地研究低维铁氧体材料磁性特征的同时，结合现有的实验条件，还测试并研究磁电、磁光、电化学和光催化等物性。预期在探索低维铁氧体粉体和薄膜材料的可控制备和性能研究上有新的发现，为开发新一代的低维磁性材料并实现其多功能化应用提供实验数据，也为进一步发展新疆的科学技术，特别是磁性材料的研究和应用打下基础。

本项目以实现尖晶石铁氧体粉体和薄膜材料的可控制备，系统地研究并改善其物性为目的。对粉体材料，主要研究不同粒径、形貌样品的磁性能，包括磁化强度和温度、粒径、形貌的关系。为了研究以上内容首先合成了Ni，Co粉体，并进行性能表征。结果表明：氢氧化钠的浓度、反应时间的长短等实验条件对Co，Ni颗粒的形貌和尺寸有非常显著的影响。适当调整NaOH的浓度，反应时间等条件可以得到链状亚微米球，花朵状等结构的Ni，Co粉体。还制备了MnFe2O，NiFe2O4，CoFe2O4，CoxNi1-xFe2O4等。合成MnFe2O时，NaOH浓度起了减小颗粒尺寸的作用。还有TREG对MnFe2O4粉体起了分散作用。合成NiFe2O4时NaOH的浓度对产物的物相和形貌没有较大的影响，但是对尺寸和分散度有比较大的影响，样品的尺寸随着所用NaOH的量的增加逐渐减小，饱和磁化强度随着样品尺寸的变小而变小。合成CoFe2O4时随着温度的提高，颗粒的形貌从球状转变为多面体。合成CoxNi1-xFe2O4时随着Co2+浓度的增加样品的尺寸越来越变小，颗粒的晶格常数越来越变大，样品的饱和磁化强度和矫顽都会随着颗粒尺寸的增加而变大。为了进一步探索实验方案对铁氧体材料的尺度、形貌等微结构的影响因素，制备了掺杂稀土材料的 NiRExFe2-xO4（RE=Pr3+、Yb3+、Gd3+、Eu3+)，CoPrxFe2−xO4等粉体，并进行性能表征。制备的样品是尖晶石结构的磁性粉体，稀土离子的掺杂对样品的形貌没有很大的影响，随着掺杂量的增加样品的晶粒尺寸将减小，得制产物晶粒细化，饱和磁化强度和矫顽力随掺杂量的增大呈现下降的趋势。. 对于薄膜材料，主要研究样品的膜厚、取向、表面微结构及热处理过程与磁化特征的关系。为了研究薄膜材料首先在Fe基片上生长了正八面体Fe3O4薄膜。讨论了反应时间对薄膜厚度，表面性质的影响。. 发现实验条件对尖晶石铁氧体粉体的形貌，尺寸，磁性性能有很大的影响，选择好条件可控制备各种形貌，各种大小的磁性粉体。并掺杂各类稀土元素可控尖晶石铁氧体粉体的尺寸，又发现了各种形貌的铁氧体磁性粉体的制备方法。另外发现了选择好基片可制备Fe3O4磁性薄膜。以上得到的结果为开发新一代的低维磁性材料并实现其多功能化应用提供实验数据，也为进一步发展新疆地区的科学技术，特别是磁性材料的研究和应用打下一定的基础。