本文關(guān)鍵詞：低維磁性納米結(jié)構(gòu)的可控合成、微觀表征及應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：形狀、尺寸可控的低維磁性金屬氧化物是近年來材料科學(xué)與凝聚態(tài)物理研究的熱點之一,原因不僅在于它們呈現(xiàn)的新奇的物理性質(zhì)所具有的重要基礎(chǔ)研究價值,而且有望實現(xiàn)未來自旋電子器件進(jìn)一步微型化、賽道存儲器、磁記錄密度進(jìn)一步提高等的需要。在本論文中,通過靜電紡絲技術(shù)與室溫液相還原法設(shè)計制備了不同形貌的低維磁性納米材料,并系統(tǒng)研究材料的微觀結(jié)構(gòu)與磁學(xué)性質(zhì)。并以Co3O4為例,探討了低維磁性過渡族金屬氧化物納米材料在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景。本論文的主要研究成果總結(jié)如下：(1)通過改進(jìn)靜電紡絲實驗裝置,制備得到BaFe12O19單顆粒鏈納米纖維,單根納米纖維是由BaFe12O19單晶納米顆粒在線軸方向上堆垛形成的,且這些單晶納米顆粒的晶向是隨機(jī)分布的。實驗中結(jié)合TG-DTA, XRD, TEM形貌結(jié)構(gòu)變化跟蹤,詳細(xì)研究了紡絲得到PVP/硝酸鹽前軀體復(fù)合物納米纖維經(jīng)過不同溫度退火得到樣品的晶體結(jié)構(gòu)和形貌的變化,提出了BaFe12O19單顆粒鏈納米纖維的形成機(jī)理。磁學(xué)性質(zhì)測試表明,BaFe12O19單顆粒鏈納米纖維室溫下的矯頑力為5943 Oe,飽和磁化強(qiáng)度為71.5 emu g-1,這些數(shù)值都大于目前文獻(xiàn)中報道的數(shù)值,這一結(jié)果歸因于BaFe12O19單顆粒鏈納米纖維這種一維結(jié)構(gòu),具有較大的長徑比,使得材料具有較大的形狀各向異性能。(2)采用靜電紡絲方法成功制備得到NiFe2O4多顆粒鏈納米纖維與NiFe2O4納米管。TEM形貌觀測發(fā)現(xiàn),這兩種形貌的NiFe2O4納米材料是由多個面心立方結(jié)構(gòu)的NiFe2O4單晶納米顆粒在納米纖維軸向上堆垛而形成的。結(jié)合微磁學(xué)計算理論以及“球-鏈”模型,基于TEM觀測的NiFe2O4納米材料的形貌,提出了納米‘片-鏈”模型以及“環(huán)-鏈”模型來解釋實驗中制備得到的NiFe2O4納米纖維和納米管的磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制。通過對矯頑力的計算可知,這兩種模型可以很好的解釋這兩種形貌納米材料的磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制。(3)實驗中通過靜電紡絲方法制備得到CoFe2O4納米管,TEM形貌結(jié)構(gòu)表征表明CoFe2O4納米管是由尖晶石結(jié)構(gòu)CoFe2O4單晶納米顆粒沿徑向堆垛形成的。通過對CoFe2O4納米管磁學(xué)性質(zhì)的測量發(fā)現(xiàn),在5K時CoFe2O4納米管的矯頑力為10400 Oe,當(dāng)溫度升高到360 K時其矯頑力變?yōu)?00 Oe。另外5K時測得的CoFe2O4納米管的磁滯回線中出現(xiàn)當(dāng)磁場降到零時出現(xiàn)了磁化強(qiáng)度的躍變過程,這一現(xiàn)象可能是由CoFe2O4納米管內(nèi)出現(xiàn)了自旋重取向或者缺陷釘扎作用引起的。這一特殊現(xiàn)象區(qū)別于其它形貌CoFe2O4納米材料。(4)采用室溫液相還原法制備得到具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬Co 3DN,這種Co3DN是由厚度小于10 nm的超薄納米片相互連接堆垛構(gòu)成的。通過熱處理得到了具有三維網(wǎng)絡(luò)核殼結(jié)構(gòu)的Co@Co3O4�；�3DN電極的超級電容器顯示出優(yōu)異的電化學(xué)儲能性能,最高比電容達(dá)到了1049 F g-1,即使是在負(fù)載量為3.52 mg cm-2時容量也能達(dá)到850 F g-1。優(yōu)異的電化學(xué)性能主要歸功于金屬(Co)/金屬氧化物(Co3O4)的核殼結(jié)構(gòu)一方面提供了較高的比表面積及供電解液遷移傳遞的等級孔結(jié)構(gòu),更為重要的是核殼結(jié)構(gòu)中的“核(金屬Co)”作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),極大的提高了電極中氧化還原反應(yīng)的電子遷移效率。
【關(guān)鍵詞】：靜電紡絲 鐵氧體 微磁學(xué)計算 過渡族元素金屬氧化物 金屬/氧化物球殼結(jié)構(gòu) 導(dǎo)電通道
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 物質(zhì)磁性的分類11-12
• 1.3 主要磁性物理量12-16
• 1.3.1 磁滯回線13
• 1.3.2 磁各向異性13-15
• 1.3.3 矯頑力15
• 1.3.4 飽和磁化強(qiáng)度與剩磁15-16
• 1.4 動態(tài)磁性16-17
• 1.5 磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制17-18
• 1.6 參考文獻(xiàn)18-21
• 第二章 磁性納米材料21-61
• 2.1 納米材料的特性21-23
• 2.2 磁性納米材料23-44
• 2.2.1 磁性納米材料的發(fā)展歷史23-24
• 2.2.2 磁性納米材料的制備方法24-30
• 2.2.3 磁性納米材料的表征方法30-36
• 2.2.4 磁性納米材料的應(yīng)用36-44
• 2.3 本文立意44
• 2.4 參考文獻(xiàn)44-61
• 第三章 BaFe_(12)O_(19)單顆粒鏈納米纖維的制備及磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制的研究61-80
• 3.1 引言61-62
• 3.2 樣品制備62-63
• 3.3 實驗結(jié)果與討論63-77
• 3.3.1 BaFe_(12)O_(19)單顆粒鏈納米纖維的形貌表征及化學(xué)分析63-66
• 3.3.2 BaFe_(12)O_(19)單顆粒鏈納米纖維的形成機(jī)理66-72
• 3.3.3 BaFe_(12)O_(19)單顆粒鏈納米纖維的磁學(xué)性質(zhì)72-77
• 3.4 本章小結(jié)77
• 3.5 參考文獻(xiàn)77-80
• 第四章 NiFe_2O_4納米線與納米管磁學(xué)性質(zhì)對比研究80-102
• 4.1 引言80-81
• 4.2 樣品制備81-82
• 4.2.1 前驅(qū)體溶液的配置81
• 4.2.2 紡絲及其紡絲得到的PVP/硝酸鹽復(fù)合物納米纖維的退火過程81-82
• 4.3 NiFe_2O_4多顆粒鏈納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)表征及其磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制82-91
• 4.3.1 NiFe_2O_4多顆粒鏈納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)82-85
• 4.3.2 NiFe_2O_4多顆粒鏈納米纖維的磁學(xué)性質(zhì)及其磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制研究85-91
• 4.4 NiFe_2O_4納米管的微觀結(jié)構(gòu)表征及其磁性的研究91-98
• 4.4.1 NiFe_2O_4納米管的微觀結(jié)構(gòu)91-94
• 4.4.2 NiFe_2O_4納米管的磁學(xué)性質(zhì)研究94-98
• 4.5 本章小結(jié)98
• 4.6 參考文獻(xiàn)98-102
• 第五章 CoFe_2O_4納米管的制備及其磁學(xué)性質(zhì)研究102-112
• 5.1 引言102
• 5.2 樣品制備102-103
• 5.3 實驗結(jié)果與討論103-110
• 5.3.1 CoFe_2O_4納米管的微觀結(jié)構(gòu)表征103-106
• 5.3.2 CoFe_2O_4納米管磁學(xué)性質(zhì)的研究106-110
• 5.4 本章小結(jié)110
• 5.5 參考文獻(xiàn)110-112
• 第六章 球殼結(jié)構(gòu)的Co@Co_3O_4三維納米網(wǎng)絡(luò)的電化學(xué)儲能性質(zhì)研究112-129
• 6.1 引言112-114
• 6.2 樣品制備114-115
• 6.3 實驗結(jié)果與討論115-125
• 6.3.1 Co 3DN和Co@Co_3O_4 3DN的形貌和結(jié)構(gòu)115-117
• 6.3.2 基于Co@Co_3O_4 3DN電極的電容器電化學(xué)性能117-122
• 6.3.3 Co@Co_3O_4 3DN電極電化學(xué)性能增強(qiáng)機(jī)制122-125
• 6.4 本章小結(jié)125
• 6.5 參考文獻(xiàn)125-129
• 第七章 總結(jié)及展望129-133
• 7.1 本論文工作總結(jié)129-131
• 7.2 工作展望131-133
• 在學(xué)期間研究成果133-135
• 致謝135-137

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李冠華;寧玄鶴;;小紅豆淀粉顆粒性質(zhì)研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年06期

2 楊利;任曉婷;嚴(yán)英俊;穆海燕;張同來;郁開北;;六硝基

本文編號：413119