【摘要】： 納米復合氧化物具有優(yōu)良的應用性能,因而成為一類受到極大關注的納米功能材料,其應用前景取決于對納米復合氧化物的制備、表征技術及性能開發(fā)的深入研究。 MgCr2O4、MgAl2O4和ZnGa2O4等是一類具有典型的尖晶石構型的納米金屬復合氧化物功能材料,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構的系列金屬復合氧化物MgCr2O4、MgAl2O4和ZnGa2O4等。即首先在微波合成儀中制得凝膠前驅體,然后將前驅體在馬弗爐中煅燒得到納米金屬復合氧化物粉體,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)品的晶體結構、表面形貌、光學性能和磁學性能進行了表征。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、反應溫度、煅燒溫度和煅燒時間對產(chǎn)品的影響,并對其合成機理和聚乙烯醇調(diào)控顆粒尺寸的機理進行了探討。探明了最佳反應條件為: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,反應溫度為98℃,煅燒時間為2 h,尖晶石初始結晶成相溫度約為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測試結果相一致。 (2)采用類似方法成功合成了具有良好尖晶石結構的MgAl2O4和ZnGa2O4納米粉體,并對以聚乙烯醇和丙烯酰胺為絡合試劑、微波法合成尖晶石結構氧化物進行了可行性分析。 (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的晶體結構及晶格參數(shù),且摻雜后Co2+完全進入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+的摩爾分數(shù)為3%時,產(chǎn)品的發(fā)光強度最強。 (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。磁性能表征結果顯示:MgFexCr2-xO4納米顆粒呈現(xiàn)反鐵磁性,MgFe0.6Cr1.4O4反鐵磁相轉變點—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，可達到最好的反應狀態(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聚產(chǎn)生重要影響，對粉體團聚的影響主要是金屬離子與聚乙烯醇和丙過程中也易因為水分的脫除形成硬團聚。為進一步和團聚情況，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晶，分布均勻，致密性好，晶體分散較好，顆粒有出現(xiàn)嚴重的硬團聚，說明微波反應進行的較完全網(wǎng)絡結構中，聚合物有機長鏈形成的空間位阻能夠相互碰撞而團聚，煅燒時聚乙烯醇和丙烯酰胺熱分抑制了粉體的硬團聚。說明在微波法制備MgCr2O4時
【學位授予單位】：山東輕工業(yè)學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TB383.1

【參考文獻】

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本文編號：2565144