铁核壳纳米粒子的合成及磁性能研究

论文摘要

利用不同的液相体系,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为保护剂,NaBH4为还原剂,制备出具有不同粒度和磁性能的铁纳米粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪、振动样品磁强计（VSM）等测试手段对铁纳米粒子的结构和磁性能进行表征。水溶液体系制备的铁纳米粒子为130nm,具有106.52emu/g的高饱和磁化强度和352.10G的高矫顽力；乙二醇-水体系制备出的纳米铁粒子为12nm,矫顽力为1.451G,表现出超顺磁性。应用乙醇-水体系,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为保护剂,NaBH4为还原剂,合成了Fe/Ni、Fe/Cu和Fe/Ag核壳纳米粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、电子能谱（EDS）、振动样品磁强计（VSM）和热重分析等测试手段对核壳粒子的结构、磁性及抗氧化能力进行表征。结果表明,Fe/Ni。Fe/Cu和Fe/Ag核壳纳米粒子为球形,链状,粒径分布均匀,壳层厚度随着表面包覆物相对含量的增加而增加,饱和磁化强度随壳层厚度的增加而减弱。相同条件下制备出的核壳厚度相近的不同核壳粒子的饱和磁化强度的顺序为Fe/Ni>Fe/Ag>Fe/Cu。Fe/Cu核壳纳米粒子在空气中的抗氧化能力明显优于Fe纳米粒子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 磁性纳米材料概述
• 1.1.1 表征物质磁性的基本物理量
• 1.1.2 磁性物质的类型
• 1.1.3 铁磁性纳米材料的特性
• 1.1.4 磁性纳米材料的应用
• 1.2 磁性金属纳米粉的制备方法
• 1.2.1 气相法
• 1.2.2 液相法
• 1.2.3 固相法
• 1.3 铁纳米核壳制备方法研究进展
• 1.3.1 自组装单层法
• 1.3.2 直流电弧等离子体法
• 1.3.3 液相还原法
• 1.3.4 模板法
• 1.3.5 离子交换法
• 1.3.6 离子注入法
• 1.3.7 聚合物原位包覆法
• 1.3.8 等离子体增强化学气相沉积法
• 1.3.9 脉冲激光沉积法
• 1.4 本文选题背景及研究内容
• 第2章 铁纳米粒子的制备及磁性研究
• 2.1 纳米Fe粉的制备原理
• 2.2 实验原料与仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铁纳米粒子的制备
• 2.3.2 铁纳米粒子的结构与性能表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 不同液相体系合成的铁纳米粒子的结构表征
• 2.4.2 铁纳米粒子的磁性能
• 2.5 本章小结
• 第3章 铁核壳纳米粒子的制备及磁性能研究
• 3.1 反应原理
• 3.1.1 液相还原法反应原理
• 3.1.2 醇-水体系制备纳米粉体的理论基础
• 3.2 实验原料与仪器
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 铁核壳纳米粒子的制备
• 3.3.2 铁核壳纳米颗粒的结构与性能表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 Fe/Ni核壳纳米粒子的结构与性能
• 3.4.2 Fe/Cu核壳纳米粒子的结构与性能
• 3.4.3 Fe/Ag核壳纳米粒子的结构与性能
• 3.5 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢