【摘要】： 納米復(fù)合氧化物具有優(yōu)良的應(yīng)用性能,因而成為一類受到極大關(guān)注的納米功能材料,其應(yīng)用前景取決于對納米復(fù)合氧化物的制備、表征技術(shù)及性能開發(fā)的深入研究。 MgCr2O4、MgAl2O4和ZnGa2O4等是一類具有典型的尖晶石構(gòu)型的納米金屬復(fù)合氧化物功能材料,其傳統(tǒng)制備方法主要有沉淀法、溶膠凝膠法、水熱法、微乳液法等。本論文利用新的方法——可控溫微波法成功制備了具有尖晶石結(jié)構(gòu)的系列金屬復(fù)合氧化物MgCr2O4、MgAl2O4和ZnGa2O4等。即首先在微波合成儀中制得凝膠前驅(qū)體,然后將前驅(qū)體在馬弗爐中煅燒得到納米金屬復(fù)合氧化物粉體,采用X射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、熒光分光光度計、物性測量系統(tǒng)(PPMS-9)等測試手段對粉體產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學(xué)性能和磁學(xué)性能進(jìn)行了表征。論文主要內(nèi)容如下: (1)以硝酸鎂、硝酸鉻、丙烯酰胺和聚乙烯醇為原料制備了MgCr2O4納米材料,研究了微波輻射功率、反應(yīng)溫度、煅燒溫度和煅燒時間對產(chǎn)品的影響,并對其合成機(jī)理和聚乙烯醇調(diào)控顆粒尺寸的機(jī)理進(jìn)行了探討。探明了最佳反應(yīng)條件為:金屬離子與聚乙烯醇單體的摩爾比為1:3,金屬離子M2+與丙烯酰胺的摩爾比為1:1,微波功率為600 W,反應(yīng)溫度為98℃,煅燒時間為2 h,尖晶石初始結(jié)晶成相溫度約為550℃,700℃時可形成完美的尖晶石相,此時樣品的粒徑為33 nm,晶格參數(shù)為8.328 ?,與TEM測試結(jié)果相一致。 (2)采用類似方法成功合成了具有良好尖晶石結(jié)構(gòu)的MgAl2O4和ZnGa2O4納米粉體,并對以聚乙烯醇和丙烯酰胺為絡(luò)合試劑、微波法合成尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物進(jìn)行了可行性分析。 (3)以硝酸鈷為Co2+源制備了MgCr2O4:Co2+納米材料,發(fā)現(xiàn)少量Co2+的摻雜沒有改變MgCr2O4的晶體結(jié)構(gòu)及晶格參數(shù),且摻雜后Co2+完全進(jìn)入MgCr2O4的晶格中。MgCr2O4:Co2+的激發(fā)-發(fā)射光譜顯示,Co2+取代的是MgCr2O4晶體中四面體位上Mg2+的位置。加入Co2+的摩爾分?jǐn)?shù)為3%時,產(chǎn)品的發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。 (4)發(fā)現(xiàn)微波法制備的MgFexCr2-xO4(x = 0.2、0.4、0.6、0.8)納米粉體不是MgCr2O4和MgFe2O4的簡單混合物,而是一種新型的固溶體材料,粉體的晶格常數(shù)與摻雜濃度之間存在比較好的線性關(guān)系,符合維加定律。隨著Fe摻雜量x的增加,晶粒尺寸減小,晶格常數(shù)增大。磁性能表征結(jié)果顯示:MgFexCr2-xO4納米顆粒呈現(xiàn)反鐵磁性,MgFe0.6Cr1.4O4反鐵磁相轉(zhuǎn)變點(diǎn)—即奈耳溫度(TN)為20 K,而MgCr2O4的奈耳溫度(TN)為13 K。
【圖文】：

（b）加入丙烯酰胺后圖 2.3 加入丙烯酰胺前后的 MgCr2O4粉體的 SEM 圖射功率對反應(yīng)產(chǎn)物的影響乙烯醇在 95~99 ℃左右具有較好的水溶性，聚乙烯醇不離子充分混溶，可達(dá)到最好的反應(yīng)狀態(tài)。且在 95~99 ℃汽壓，水溶液不會劇烈沸騰，聚乙烯醇水溶液經(jīng)微波加度設(shè)定在 95~99 ℃左右，留有升至 100 ℃的溫升空間，因此經(jīng)考察后，，將最佳反應(yīng)溫度確定為 98 ℃。(c)(b)nIetnstyia/u..

圖 2.6 600°C 煅燒 2 h 的鉻酸鎂粉末紅外光譜圖TEM 表征分析，微波法制備MgCr2O4納米粉體時要分兩步完成。第即形成前驅(qū)體凝膠的過程，第二步為馬弗爐中的煅物與氣體。兩步均可對粉體的團(tuán)聚產(chǎn)生重要影響，對粉體團(tuán)聚的影響主要是金屬離子與聚乙烯醇和丙過程中也易因?yàn)樗值拿摮纬捎矆F(tuán)聚。為進(jìn)一步和團(tuán)聚情況，利用日本JEM-2000FXⅡ型透射電子顯行了TEM分析，如圖2.7。從TEM圖可以看出該納米顆結(jié)晶，分布均勻，致密性好，晶體分散較好，顆粒有出現(xiàn)嚴(yán)重的硬團(tuán)聚，說明微波反應(yīng)進(jìn)行的較完全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，聚合物有機(jī)長鏈形成的空間位阻能夠相互碰撞而團(tuán)聚，煅燒時聚乙烯醇和丙烯酰胺熱分抑制了粉體的硬團(tuán)聚。說明在微波法制備MgCr2O4時
【學(xué)位授予單位】：山東輕工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2565144