铁氧体磁性材料的制备及研究进展
锰锌软磁铁氧体材料的制备及研究新进展综述
锰锌软磁铁氧体材料的制备及研究新进展摘要: 目前国内外制备锰锌铁氧体材料的主要方法及研究进展, 包括传统的干法工艺(陶瓷工艺)和湿法工艺等, 同时指出了各种制备方法的优缺点。
认为煅烧条件的控制及产品粒径的分布是影响材料磁性能的关键,湿法工艺中的溶胶-凝胶法和水热法是今后研究的主要方向。
关键词: 锰锌铁氧体制备研究发展1.引言: 锰锌铁氧体又称磁性陶瓷,是具有尖晶石结构的软磁铁氧体材料,与同类型的金属磁性材料相比,它具有电阻率高,涡流损耗小等特点,因其具有高磁导率、低矫顽力和低功率损耗等物理化学性能,被广泛应用于电子工业,主要用来制造高频变压器、感应器、记录磁头和噪声滤波器等。
随着电子工业的飞速发展,对磁性材料性能的要求也越来越高。
适用于不同场合的高品质磁性材料的制备研究越来越受到人们的广泛关注。
为了推动该领域研究工作的进展,结合笔者近年来的研究工作实际,我们从不同角度出发,对国内外制备锰锌铁氧体磁性材料的研究进展情况作以述评。
2. 锰锌铁氧体的性能特点及其改良途径2. 1 锰锌铁氧体的性能特点作为一种软磁铁氧体材料,对锰锌铁氧体性能的基本要求是起始磁导率要高, 磁导率的温度系数要小, 以适应温度变化。
同时矫顽力要小, 以便能在弱磁场下磁化, 也容易退磁。
此外比损耗因素要小, 电阻率高，这样材料的损耗小, 适用于高频应用。
与磁性金属材料相比,尽管锰锌铁氧体具有电阻率高、涡流损耗小等优点,但同时它也存在着饱和磁感应强度低、磁导率不高、居里点低、磁导率的温度系数高等不足之处,改善锰锌铁氧体的磁性能的研究正日益受到人们的广泛关注。
2. 2 改善锰锌铁氧体磁性能的主要途径欲提高锰锌铁氧体的磁性能应从两方面着手: 一是对材料化学成份的比例调整, 包括各种稀土元素的加入等;二是设法调整材料晶粒粒度及外观形貌。
有关研究表明: 配方中 F e3O 4的适量存在,使Fe2O 3在配方中含量为53~ 63. 5m o% 时, 有利于降低磁致伸缩系数, 提高磁导率; 另外,晶粒越大,晶界越整齐,材料的起始磁导率也越高;通过控制制备条件,在提高晶粒粒度的同时降低空隙率是人们追求的目标;平均粒径在10 ~ 20Lm材料的结构特点是晶粒粗大、晶界明显、密度高、孔隙率低、磁性能良好;晶粒大小还影响矫顽力的大小, 晶粒愈大, 矫顽力愈小,有利于材料的应用。
铁氧体磁性材料的制备及研究进展
铁氧体磁性材料的制备及研究进展
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摘要
铁氧体磁性材料是目前应用最广泛的磁性材料，用于制造电子元件、电机和自动部件的制动器及调节器等。
本文主要介绍了铁氧体磁性材料的制备和研究进展。
首先，重点介绍了铁氧体磁性材料的结构及性能，并详细阐述了它在电气领域的应用。
其次，简要介绍了最新的铁氧体磁性材料的制备方法，例如物理法和化学法，并根据文献介绍了各种制备技术在目前的研究中的应用情况。
最后，着重介绍了铁氧体磁性材料的未来发展方向。
关键词：铁氧体；磁性材料；制备方法；研究
Introduction
Structure and Properties of Ferrite Magnetic Materials
Preparation Methods
At present, the preparation of ferrite magnetic materials mainly includes chemical methods and physical methods.
Chemical Method
Physical Method
Current Research。
高性能铁氧体磁性材料的合成与应用
高性能铁氧体磁性材料的合成与应用铁氧体是一种重要的磁性材料，在许多领域都有着广泛的应用，如电子、通信、电力等。
然而，传统铁氧体材料的性能往往无法满足现代高性能磁性材料的需求，因此，研究人员一直致力于开发高性能的铁氧体磁性材料。
本文将从合成方法、材料性能以及应用领域三个方面探讨高性能铁氧体磁性材料的发展。
1. 合成方法合成高性能铁氧体磁性材料的方法主要包括传统的固相反应法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法以及高能球磨法等。
固相反应法是目前应用最广泛的一种方法，它通过固相混合和高温煅烧来制备铁氧体材料。
溶胶-凝胶法在中低温下通过溶胶的形式使金属离子均匀分散，然后通过凝胶和煅烧过程形成粒径较小的材料。
化学共沉淀法通过化学反应使金属离子沉淀形成色胶体，然后通过煅烧来得到铁氧体材料。
高能球磨法则是通过机械力将粉末颗粒进行碰撞和摩擦，从而实现材料的合成。
2. 材料性能高性能铁氧体材料的关键性能包括磁滞回线、矫顽力、饱和磁化强度以及磁导率等。
磁滞回线是指材料在磁化和去磁化过程中磁化强度的变化关系，矫顽力则是指材料在去磁化过程中所需的能量。
高性能铁氧体材料应具有较小的磁滞回线和较高的矫顽力，以实现高效的磁能转换和储存。
饱和磁化强度是指材料在饱和状态时所能达到的最大磁化强度，磁导率则是指材料对磁场的响应能力。
高性能铁氧体材料应具有较高的饱和磁化强度和磁导率，以实现高效的磁场感应和传输。
3. 应用领域高性能铁氧体磁性材料在许多领域都有着广泛的应用。
在电子领域，它们被广泛用于电源、变压器、传感器、电感等设备中。
铁氧体材料具有较低的电阻和高的电感，因此在电子设备中能够实现高效的能量传输和信号转换。
在通信领域，高性能铁氧体材料被用于制备各种微波器件，如衰减器、滤波器等。
由于铁氧体材料具有优异的磁导率和介电性能，在通信设备中能够实现高速和高频的信号传输。
在电力领域，高性能铁氧体材料可用于制备高效的电感器、电机、发电机等设备。
铁氧体材料具有较低的磁滞和较高的矫顽力，能够实现高效的电能转化和传输。
铁氧体材料的制备和性能研究
铁氧体材料的制备和性能研究铁氧体是一种重要的功能材料，具有良好的磁性、电性、光学性和机械性能等多种特性，广泛应用于信息存储、传感器、磁性材料、电子器件等领域。
本文将探讨铁氧体材料的制备和性能研究。
一、铁氧体材料的制备1. 化学法制备铁氧体材料化学法制备铁氧体材料具有工艺简单、成本低、制备精度高等优点，常用的方法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法、燃烧合成法等。
其中，溶胶凝胶法是一种制备高纯度、高均匀性的铁氧体材料的有效方法。
该方法通过控制溶液中各种离子的浓度和pH值，使得铁离子和氧离子在水相中聚合生成具有一定的结晶度和尺寸的氧化铁凝胶，然后通过热处理使得凝胶形成铁氧体晶体。
2. 热处理法制备铁氧体材料热处理法是制备铁氧体材料的传统方法，其主要原理是通过高温热处理氧化铁类化合物，使其晶粒长大并形成稳定的铁氧体晶体。
该方法操作简单，但制备的铁氧体材料质量易受热处理参数影响，同时，晶粒长大也会导致铁氧体材料的磁性差异增大。
3. 氧化还原法制备铁氧体材料氧化还原法是一种制备高纯度、高均匀性铁氧体材料的有效方法。
该方法通过对铁物质进行高温还原，使其形成纳米级铁氧体颗粒。
该方法具有制备过程简单、能够控制颗粒尺寸和分散度等优点，因此在电子器件和高密度磁存储等领域具有广泛的应用。
二、铁氧体材料的性能研究1. 磁性能铁氧体材料的磁性能是其最重要的性能之一。
磁性能的好坏直接影响着铁氧体材料在信息存储、磁性材料等领域的应用。
铁氧体材料的磁性能受到晶体结构、晶体尺寸、磁各向异性、配位离子等多种因素的影响。
其中，磁各向异性是影响铁氧体材料磁性的关键因素，其主要包括单轴各向异性、双轴各向异性和四轴各向异性等。
通过控制铁氧体材料的制备条件和添加适当的稀土元素等，能够有效调控铁氧体材料的磁各向异性，提高其磁场输出和磁场稳定性。
2. 光学性能铁氧体材料具有良好的光学性能，其吸收系数和透明度受晶体结构和晶格缺陷等因素影响。
通过改变铁氧体材料的晶体结构和控制其晶格缺陷，能够有效提高其光学性能。
铁氧体磁性材料的研究和应用
铁氧体磁性材料的研究和应用随着科技的不断发展，人们对材料科学的研究也越来越深入。
作为一种重要的功能材料，磁性材料得到了广泛应用。
其中，铁氧体磁性材料具有高磁性能、良好的耐腐蚀性和热稳定性等优点，成为科学家们关注的热点。
本文介绍铁氧体磁性材料的研究进展和应用前景。
一、铁氧体磁性材料研究进展铁氧体是由Fe3O4组成的一种氧化物，具有良好的磁性能，因此被广泛应用于电子、通信、航空航天等领域。
然而，其在一定温度范围内，磁性能受到温度的影响，即所谓的居里温度，使其在磁性存储器等高温环境下的应用受限。
近年来，科学家们在铁氧体磁性材料的研究上取得了突破性进展。
例如，研究团队通过改变铁氧体晶体结构，使其居里温度提高至500℃以上，从而扩大了其在高温环境中的应用范围。
此外，还有一些研究团队致力于提高铁氧体磁性材料的稳定性和储存密度，从而使其在信息存储、传输等领域的应用更加广泛。
二、铁氧体磁性材料的应用前景由于铁氧体磁性材料具有高磁性能、良好的耐腐蚀性和热稳定性等优点，因此其在众多领域有着广泛的应用前景。
1.电子领域铁氧体磁性材料可以用于电子元器件的制造，例如功率电感器、变压器、高频滤波器等，同时在计算机硬盘驱动器的磁性读写头中也有应用。
此外，磁性存储器、磁卡、磁带等也是铁氧体磁性材料的应用领域。
2.通讯领域由于铁氧体磁性材料具有高度方向性的磁性能，因此可用于制作天线、滤波器、扼流圈等电子通讯元器件。
3.医学领域铁氧体磁性材料具有良好的生物相容性，可以用于医学检测、磁性成像、药物传递等领域。
例如，一些研究人员在铁氧体磁性材料上表面修饰了药物，并利用其磁性使药物靶向输送至病灶区，这一技术具有重要的医学应用价值。
4.环保领域铁氧体在石油、石化等行业的废水处理方面也有应用，可用于去除水中铁、锰、镍等重金属离子，同时具有良好的可循环性。
总而言之，铁氧体磁性材料具有广泛的应用前景，其在电子、通信、医学等众多领域中的应用将会更加广泛。
铁氧体材料的制备与性能研究
铁氧体材料的制备与性能研究铁氧体材料是一种重要的功能性材料，具有高磁导率、高磁饱和磁感应强度、低矫顽力、宽电磁频带、石墨烯诸多特殊功能、广泛用途等优点，被广泛应用于电子、通信、信息、军工等领域。
近年来，随着铁氧体材料在科技领域上的应用不断发展，对铁氧体材料制备与性能研究的需求也越来越高，本文将从材料制备和性能两方面进行探讨。
一、铁氧体材料的制备铁氧体材料的合成方法众多，包括普通化学共沉淀法、微波合成法、水热法、溶胶凝胶法等。
其中，普通化学共沉淀法是目前主流的制备方法之一。
该方法使用硝酸铁、硝酸钴、硝酸锌等金属盐为原料，在碳酸钠或碳酸氢钠的氢氧化钠溶液中通过化学还原法制备出铁氧体磁性粉体。
另一种较为常用的制备方法是微波合成法。
该方法将金属盐、淀粉或羧甲基纤维素等发泡剂与余热应用微波加热膨胀形成微波透明孔隙体，进而得到铁氧体。
微波合成法具有制备时间短、产量高、工艺简便等优点。
水热法是利用水热条件下金属离子与羟基离子之间的缔合10代替传统凝胶法，实现了低温燃烧合成高讫铁氧体。
水热法具有固相反应速度快、反应条件软、造测量柔软、环保度高等优点，并且是高温固相法的最佳替代方法。
溶胶凝胶法分为水热溶胶凝胶法和无水溶胶凝胶法，是指通过将金属盐和螯合剂（如C2H2N2、EDTA等）形成均相混合溶液后，进行缩凝作用形成纳米粒子，并通过烘干和焙烧的方式最后得到铁氧体，具备出产耐高温材料的优势。
二、铁氧体材料的性能研究铁氧体材料具有优异的物理、化学性质，不同的制备方法对其性能有着显著的影响。
因此，对铁氧体材料的性能进行研究至关重要。
磁学性能是铁氧体材料最重要的性能之一，在广泛的应用中常常需要优异的磁性能。
有研究表明，通过制备方法的改进和优化，可以改善铁氧体材料的磁学性能，使之在磁介质、测试网等领域得到广泛应用。
同时，铁氧体材料的磁学性能还可用于电感器、高频磁芯等方面。
铁氧体材料在电学性能方面也有着广泛的应用。
不同制备方法对其电学性能的影响很大。
铁氧体纳米材料研究进展
铁氧体纳米材料研究进展近年来，随着科技的不断进步，纳米技术在各个领域的应用越来越受到重视。
在材料科学领域，铁氧体纳米材料也逐渐成为研究的热点之一。
本文将对铁氧体纳米材料的研究进展进行探讨。
一、简介铁氧体是一种重要的氧化物磁性材料，具有良好的磁性、化学稳定性以及较高的矫顽力。
铁氧体纳米材料的出现，使其在磁性记录、磁医学、电子器件等领域的应用得到了更为广泛的推广。
铁氧体纳米材料的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法包括溅射、热氧化物、超声波法、气相法等，其制备过程简单，但存在着高温、高能耗等问题。
化学法包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等，其制备过程较为简便，但对合成条件的精密控制要求较高。
生物法则利用生物体如细菌、酵母等的代谢过程，以其代谢产物为前驱体制备材料，不仅制备成本低，且制备温度较低，对环境和生物的影响小，克服了传统方法的很多缺点。
二、应用1. 磁性材料方面铁氧体纳米材料的磁性能对其应用起着决定性作用。
因此，在磁性材料方面，铁氧体纳米材料的应用主要体现在磁性记录、磁液、磁存储器等方面。
磁性记录：铁氧体纳米材料在磁性记录上具有灵敏度、稳定性、容量等性能优越，能够大大提高磁性记录的容量和密度。
磁液：铁氧体纳米材料在磁液的制备中起着重要作用，制备的磁液能够在可见光范围内具有很强的光学响应，并且具有良好的光稳定性和磁性稳定性。
磁存储器：铁氧体纳米材料在磁存储器中能够大大提高数据的存储密度，并且具有良好的抗辐射性能和防磁场干扰性能。
2. 生物医学方面铁氧体纳米材料在生物医学中的应用主要有磁性成像、癌症治疗、细胞筛选等方面。
磁性成像：铁氧体纳米材料具有磁性，在磁共振成像中可作为成像剂使用，提高成像质量，同时可用于组织定位等方面。
癌症治疗：铁氧体纳米材料可通过超级磁性热效应杀死癌细胞，研究表明，在适当条件下，磁性纳米材料的热效应可对肝癌和其他实体肿瘤产生显著的治疗效果。
细胞筛选：铁氧体纳米材料能够被磁场引导到目标细胞上，具有良好的细胞筛选能力，可用于药物检测、基因治疗和细胞工程等方面。
铁氧体磁性微纳米粒子的制备与性能研究
铁氧体磁性微纳米粒子的制备与性能研究近年来，磁性微纳米粒子因其在生物医学、环境修复、磁性存储等领域的广泛应用，成为材料科学、生物医学、信息科学等多个领域的研究热点之一。
其中，铁氧体磁性微纳米粒子作为一种具有良好磁性和生物相容性的材料，受到了广泛的关注。
本文将介绍铁氧体磁性微纳米粒子的制备方法以及其在生物医学领域的应用和性能研究进展。
一、铁氧体磁性微纳米粒子制备方法目前，铁氧体磁性微纳米粒子制备方法主要有物理法和化学法两种。
物理法主要包括溅射法、热分解法、气相法等，这些方法具有制备简单、操作容易等优点，但有时磁性不能完全发挥，且粒径难以控制。
而化学法则主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法等，这些方法可以制备出粒径均一、磁性较好的铁氧体磁性微纳米粒子，但制备条件较为苛刻。
共沉淀法是一种常用的铁氧体磁性微纳米粒子制备方法。
在此方法中，通过将Fe3+和Fe2+以适当的化学计量比加入硝酸铵水溶液中，然后将NH4OH水溶液缓慢加入，并同时加热搅拌，使Fe3+和Fe2+水解形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，在NH4OH的作用下，形成Fe3O4晶体，随后离心、洗涤、干燥即可得到铁氧体磁性微纳米粒子。
溶胶-凝胶法是一种新型的合成铁氧体磁性微纳米粒子的方法，该方法通过水热反应与高温煅烧制备。
主要是将Fe（NO3）3与Na2CO3混合，加适量的PEG-400和乙醇，在恒温的条件下进行水热反应制备凝胶，煅烧得到铁氧体磁性微纳米粒子。
二、铁氧体磁性微纳米粒子的应用铁氧体磁性微纳米粒子具有良好的生物相容性和磁性特性，因此被广泛应用于生物医学领域的诊断、治疗、细胞成像等方面。
下面将分别介绍其在这些方面的应用。
1、诊断近年来，磁性共振成像（MRI）已成为临床上常用的诊断手段，而铁氧体磁性微纳米粒子作为MRI的对比剂，可以显著提高MRI的成像质量。
铁氧体磁性微纳米粒子可以更好地被组织吸收，使得对比剂局部化和积累得到更好的保证。
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铁氧体磁性材料的制备及研究进展【摘要】铁氧体磁性材料是一类非常重要的无机功能材料,其应用涉及到电子、信息、航天航空、生物医学等领域。
综述了铁氧体磁性材料的研究进展及其应用,分析了铁氧体磁性材料的制备方法，展望了研究和开发铁氧体磁性材料的新性能和新技术的应用前景。
【关键词】铁氧体磁性材料；研究进展；制备铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。
人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的,早期有日本、荷兰等国对铁氧体进行了系统的研究;在20世纪40年代开始有软磁铁氧体的商品问世;20世纪50年代是铁氧体蓬勃发展的时期。
1952年磁铅石硬磁铁氧体研制成功;1956年又在此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体,同时发现了含稀土元素的石石型铁氧体,从而形成了尖晶石型、磁铅石型和石榴石型三大晶系铁氧体材料体系,应该说铁氧体的问世是强磁学和磁性材料发展史上的一个重要里程碑。
至今铁氧体磁性材料已在众多高技术领域得到了广泛的应用。
因此,有必要对铁氧体磁性陶瓷材料的研究动态进行总结以及对其发展进行展望。
1.铁氧体磁性材料的研究进展近年来,国内外学者在研究和改进磁性材料的同时,进行了卓有成效的新探索,其重点的研究和应用主要集中在以下几个方面。
1.1 铁氧体吸波材料由于科学技术的迅猛发展,在武器的隐身技术和电子计算机防信息泄露技术中,以及在生物学中的热效应方面,铁氧体作为吸波材料方面的应用尤为重要。
铁氧体吸波材料通常分为尖晶石型铁氧体与六角晶系铁氧体两种类型,其中尖晶石型铁氧体应用历史最长,但尖晶石型铁氧体的电磁参数(介电常数和磁导率)都比较小,而且难以满足相对介单一铁氧体难以满足吸收频带宽、厚度薄和面密度小的要求,所以近年来研究者主要集中研究复合铁氧体材料以及纳米尺寸的铁氧体来控制其电磁参数[1]。
铁氧体纳米磁性材料作为微波的吸收体,纳米级的微粒材料的比表面积比常规粗粉大3～4个数量级,吸收率高,一方面,它能吸收空气中的游离的分子或介质中其他分子通过成键方式连接在一起,造成各向异性的改变。
另一方面,在微波场中,活性原子及电子运动加剧,促使磁化,最终将电磁能转化为热能,从而增加吸收体的吸波能力。
在应用方面,铁氧体吸波材料可分为结构型(整体烧结成一定形状的器件)和涂敷型(用铁氧体颗粒的涂层作为吸收剂使用),混合一定量的粘结剂后制成的吸收介质材料,有时为了提高吸波总体性能,将铁氧体吸波材料同金属型或有机型的材料混合使用。
1.2 信息存储铁氧体材料磁记录是利用强磁性介质输入,记录,存储和输出信息的技术和装置。
其磁记录用的磁性材料分为两类:磁记录介质,是作为记录和存储信息的材料,属于永磁材料。
另一类是磁头材料,是作为输入和输出信息用的传感器材料,属于软磁材料。
1.2.1 磁记录介质主要是磁带、硬磁盘、软磁盘、磁卡及磁鼓等,从构成上有磁粉涂布型磁材料和连续薄膜型磁材料两大类。
目前,主要的磁记录材料有:γ-Fe2O3,钴改性γ- Fe2O3,CrO2和钡铁氧体磁粉。
1.2.2 磁头材料磁头在磁记录技术中的作用是将输入信息存到磁记录介质中或将记存在磁记录介质中的信息输出来,起着转换器的作用。
目前应用的磁头材料有:热压多晶铁氧体,单晶铁氧体和六角晶系铁氧体[2]。
1.3 磁性流体磁流体是一种新型的功能材料,它由磁性颗粒,稳定剂(表面活性剂)和载液三部分组成,在磁场作用下显示出优于其他磁性材料的优良性能,因此被广泛应用[3]。
这是一种人工合成的胶体系统,包括胶状的磁性微粒(磁铁矿),经界面活性剂的辅助分散于连续的载粒液中,磁性微粒的直径约10nm。
磁性流体集固体的可磁化性和液体的流动性于一体,在磁场作用下,磁性流体可被磁化,显示超顺磁性[4]。
磁性流体在生物医学领域具有广泛的应用:近年发展起来的磁性药物载体是国内外十分关注的高新技术。
它具有导航作用,并已用于癌症治疗,是医药学的一个重要发展方向[5,6]。
目前,在合成磁流体中主要用滴定水解法[7,8]和Massart水解法[9],其主要的应用:利用外加磁场可以改变光在磁流体中的透射性质,制作光传感器,磁强剂等;利用在磁场作用下粘度变化可制作阻尼器;利用在梯度磁场中悬浮效应可制成密度计,加速度表等;利用在磁场中运动性质,可制备药物吸收剂,治癌剂,造影剂;利用流体的热交换性可制能量交换机;另外还用于动态磁密封技术和扬声器中的线圈散热问题。
1.4 庞磁电阻材料人们把20世纪90年代发现的类钙钛矿结构的陶瓷氧化物有更大巨磁电阻效应称之为庞磁电阻效应(colossal magnetoresistance CMR)。
磁电阻值高达1.27 × 10- 5%,钙钛矿结构La1- xCaxMnO3(LCMO)氧化物中,存在Mn3+和Mn4+离子,它们有完全自旋极化的3d能带。
在较高温度下,由于自旋无序散射作用,材料的导电性质向半导体型转变,因此,随着Mn4+离子含量的变化,材料可以形成反铁磁耦合和铁磁耦合,如果是反铁磁耦合,材料呈高电阻态:如果是铁磁耦合,则材料呈低电阻态;如果在零磁场下,材料是反铁磁,则电阻处于极大,施加磁场后,由反铁磁态转变为铁磁态,则电阻由高电阻变为低电阻。
磁电阻的变化率可达到很高,称之为庞磁电阻效应。
目前庞磁阻材料分为:钙钛矿立方结构的[AA3′] B4O12锰氧化物,掺杂稀土钴氧化物REAxCoO3,焦绿石结构TiM2O7和尖晶石结构的FeCrO4。
因其特殊的磁电阻产生机制,目前在该领域的研究尤为活跃。
2 铁氧体磁性材料的制备经典的制备方法是陶瓷方法,需要很高的温度和很长的反应时间,而且伴随研磨,这就导致了杂质的产生。
化学法制备在近几年引起了人们的广泛关注,化学合成法制得的材料颗粒尺寸、形状、组分可控,而且材料的性能可根据条件进行改善,发展较快的制备纳米结构铁氧体的方法有溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、前驱体热解法、水热法、自蔓延燃烧法、微乳法和模板法等。
2.1 溶胶-凝胶法金属醇盐、溶剂、水以及催化剂组成均相溶液,由水解缩聚而形成均相溶胶,进一步陈化成为湿凝胶,经过蒸发得到干凝胶,烧结,得到致密的纳米颗粒材料。
其磁性能与干凝胶的焙烧温度和铁氧体的含量有关。
Hutlova等[10]采用改进的溶胶-凝胶法,得到高矫顽力的SiO2包裹CoFe2O4的纳米颗粒。
有文献报道了溶胶-凝胶法可制得SiO2包裹的γ-Fe2O3纳米颗粒,并详细地研究了反应组分、温度等对产物的磁性能影响。
通过W /O微乳法形成纳米胶束限制大小,可制得分散于微米抗磁基体中超顺磁纳米晶;改变基体材料后,采用类似的方法制得Fe2O3/Al2O3复合材料。
Gao等[11]将含有Fe2+和Fe3+的水溶液逐滴加入到含有CTAB的甲苯溶液中,搅拌4h后加入NH3·H2O,再加入硅酸乙酯,得到球形纳米磁性材料均匀分散在SiO2基体中的纳米磁性复合材料。
用以柠檬酸为络合物的络合物型溶胶-凝胶法在相对低的温度制备了单一的Z型铁氧体,并表现出良好的磁性能。
Xiong等[12]用硬脂酸溶胶-凝胶法制备了CoCrFeO4和Ba4Co2Fe36O60纳米晶,并研究了他们的磁性能。
2.2 化学共沉淀法化学共沉淀法是制备铁氧体的一种常见的方法。
Ryu等[13]通过化学共沉淀法制得Co1-xNixFe2O4纳米颗粒,发现热处理温度在400～600℃,矫顽力随温度的升高而增加,当磁性纳米颗粒大小为20～30nm,其矫顽力可达1450～1800Oe。
采用该法制得的纳米颗粒,用油酸包裹,经酸化、洗涤和分离,得到不同直径纳米颗粒。
然后重新分散、沉积,用尼龙薄膜过滤扩散到Langmuir薄膜上,得到两维纳米颗粒阵列。
刘辉等[14]以水合硫酸锌和水合三氯化铁为原料,在微量相转化催化剂的存在下,用沸腾回流的方法制备了纳米铁酸锌微晶。
共沉淀法制备的铁氧体粉末表面常吸附Cl-、SO42-、Na+等杂质,为了得到高纯度的铁氧体,通常采用加入添加剂的方法,在碱性溶液中成功合成了纯度高、均匀性好,颗粒度为1μm左右的不同Zn含量的锌铁氧体超细粉末。
2.3 前驱体-热解法前驱体-热解法是利用金属阳离子与阴离子在低温下发生化学反应形成稳定的化合物或络合物,或者在溶液中发生聚合反应形成稳定的金属聚合物,经过高温焙烧得到纳米氧化物。
该法制得的颗粒纯度高、均匀性好、所需时间短、操作简单,可连续制备且通过改变操作条件可制得各种形态和性能的纳米微粉。
近年来,采用单分子前驱体制备铁氧体纳米磁性材料越来越受到关注。
Duan等[15]采用一种新的合成路线,先形成单分子前驱体双氢氧化物金属盐,然后在900℃灼烧,制得铁氧体纳米颗粒。
Fu等[16]通过实验论证和条件筛选,发现丙烯酸盐聚合后热分解得到的纳米级铁氧体颗粒分散性好、粒度分布均匀和工艺参数易控,并具有软化学特征,尤其可大量制备纳米级铁氧体。
2.4 水热法桑商斌等[17]采用水热法制备了单相、无硬团聚的10～20nm锰锌铁氧体纳米晶。
Yu等[18]将金属锌片和FeCl2作为起始反应物,通过水热法制备出ZnFe2O4超微粒子,粒径达到300nm,在80K和300K时饱和磁化强度分别达到61.2A·m 2/kg和54.6A·m 2/kg。
通过水热法还能制备出Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒子、钴铁氧体纳米粒子以及六角片状钡铁氧体纳米颗粒。
付绍云等[19]采用水热法合成软磁材料MnFe2O4纳米晶,并研究了形成机理以及反应条件(如温度)对磁性能的影响。
近年来,微波水热法合成铁氧体纳米磁性材料取得了明显进展。
用有机溶剂代替水作介质,采用类似水热合成的原理可制备铁氧体磁性材料。
通常采用金属配合物或盐,在有机溶剂中经溶剂热处理后得到尖晶石结构的铁氧体纳米颗粒。
Li等[20]研究了溶剂热还原法制备单分散的、亲水的单晶铁氧体微球,这些材料具有优异的磁性能。
2.5 自蔓延燃烧合成法李垚等[21]采用自蔓延燃烧合成法合成了不同的铁氧体系列,并通过对燃烧合成产物的Mössbauer谱分析,研究了产物的结构和组分。
岳振星等[22]将粉末的溶胶-凝胶湿化学合成法和自蔓延高温合成法结合起来,合成的铁氧体粉末因具有纳米尺度而表现出铁磁相和顺磁相共存。
采用燃烧合成法合成纳米尖晶石铁氧体,主要通过控制燃料和氧化剂的摩尔分数来控制颗粒大小。
2.6 微乳液法肖旭贤等[23]以TX-10+AEO 9/正戊醇/环己烷/水为微乳体系,制备了大小均匀,粒径为20～50nm含有油酸、油酸氨的二苯醚溶液中制得Fe3O4纳米晶;当Co(acac)2或Mn(acac)2与Fe(acac)3以1∶2混合,可制得CoFe2O4或MnFe2O4纳米晶。
Pileni等[24]在Fe和Co盐水溶液中加入一定量的SDS,形成Co(DS)2和Fe(DS)2胶束,用NaOH调节pH值,生成纳米磁性颗粒。